DE2748378A1

DE2748378A1 - Hybridmischer fuer ein gasturbogeblaesetriebwerk mit grossem bypassverhaeltnis

Info

Publication number: DE2748378A1
Application number: DE19772748378
Authority: DE
Inventors: Daniel John Lahti; Donald Farley Sargisson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1978-05-11
Also published as: CA1099119A; DE2748378C2; IT1087804B; FR2369429B1; FR2369429A1; US4142365A; GB1576953A; JPS5377914A; JPS6132494B2

Description

Hybridmischer für ein Gasturbogebläsetriebwerk
mit großem Bypassverhältnis

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf ein gewichtsleichtes, wirkungsvolles Mischstrom-Schubsystem für eine Verwendung bei mit großem Bypassverhältnis
ausgebildeten Gasturbogebläsetriebwerken.

Gasturbinentriebwerke mit großem Bypassverhältnis haben
gezeigt, daß sie einen größeren Wirkungsgrad und eine größere Leistungsfähigkeit als ihre Turbostrahl-Gegenstücke haben, und zwar
insbesondere bei Unterschall-Transportanwendungen. Bei Triebwerken dieser Art ist ein Kerntriebwerk-Gasgenerator von einem allgemein
konzentrischen ringförmigen Bypasskanal umgeben, der relativ kühle Luft führt, die von einem stromaufwärts gelegenen Gebläse verdichtet wurde. Das Bypassverhältnis eines solchen Turbogebläsetriebwerks wird durch das Maß der durch den Bypasskanal strömenden Luft im Vergleich zu der durch das Kerntriebwerk strömenden Luft bestimmt. Die kürzlich entwickelten, kommerziell erhältlichen Turbogebläsetriebwerke mit großem Bypassverhältnis haben Bypassverhältniswerte in der Größenordnung von 4-7 : 1. Allgemein werden der
Bypassstrom und der Kernstrom durch separate, konzentrische, ringförmige Düsen abgelassen, um zwei additive antreibende Vorschub-

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sr

komponenten zu erzeugen. Bei einigen modernen Triebwerken wurde vorgeschlagen, die zwei Ströme miteinander zu mischen und die Mischung durch eine gemeinsame Düse abzulassen, da erkannt worden ist, daß auf diese Weise ein Antriebsvorschubvorteil erzielbar ist. Um sicherzustellen, daß die konzentrischen Ströme wirksam gemischt werden, müssen sie vor dem Ablassen durch eine Auslaßdüse durch einen Strömungsmischer geleitet werden, wie einen solchen vom bekannten mehrlappigen Typ (multilobed variety).

Das mit solchen Mischern verbundene Problem besteht darin, daß die Vorschubvorteile vielfach durch Vergrößerung der Systemkosten, der Kompliziertheit und des Gewichts (ein wesentlicher Konstruktionsgesichtspunkt bei Flugzeuganwendungen) aufgehoben werden. Frühere Bemühungen bzw. Versuche im Zusammenhang mit Mischergestaltungen für Gasturbogebläsetriebwerke mit großem Bypassverhältnis konzentrierten sich auf Systeme, bei denen im wesentlichen die gesamten Bypass- und Kerntriebwerksströme gemischt wurden. Für typische Turbogebläsetriebwerke mit Bypassverhältnissen von 4 oder mehr wurden die Mischer so schwer und die Druckverluste, wie diejenigen aufgrund des Reibwiderstandes (scrubbing drag) und des Mischens, so groß, daß diese Maßnahmen zur Schub- und Leistungsfähigkeitssteigerung fallen gelassen wurden.

Die Suche nach einem größeren Wirkungsgrad und einer verbesserten Leistungsfähigkeit wurde jedoch fortgesetzt, als die Flugzeuge größer und für längere Strecken eingeplant wurden. Es sei an dieser Stelle kurz darauf hingewiesen, daß eine Schubsteigerung von 1 % einem Schub von 227 kp (5oo Ib) bei einem Triebwerk der 22 7oo kp (5o ooo Ib) Schubklasse entspricht. Wenn somit für eine gegebene Schub- bzw. Gashebeleinstellung ein größerer Schub erzielt werden kann oder wenn umgekehrt derselbe Schub bei einer kleineren Drossel- bzw. Gashebeleinstellung erzielbar ist, können sich bedeutende Einsparungen bezüglich der Treibstoffkosten ergeben. Deshalb ist die Suche zum Auffinden auch kleiner Verbesserungen und Gewinne bezüglich des Triebwerkgesamtschubes sehr wichtig. Diese Verbesserungen müssen jedoch sowohl vom mechanischen, als auch Vota ökonomischen bzw. wirtschaftlichen Gesichtspunkt praktisch sein. Es werden beispielsweise heute Tausende von Gasturbi-

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nentriebwerken betrieben, von denen viele vom Typ mit einem grossen Bypassverhältnis sind. Vorzugsweise sollte jedes Komponentenverbesserungsprogramm nur mit kleineren, preiswerten Modifikationen dieser bestehenden Triebwerke verbunden sein.

Dementsprechend besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Vorteil des bekannten Prinzips einer Ablaßstrommischung auszunutzen und dieses Prinzip in einer solchen Weise anzuwenden, daß seine Wirkung in einem Gasturbogebläsetriebwerk mit großem Bypassverhältnis optimiert ist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Mischstrom-Ablaßsystems für Gasturbogebläsetriebwerke mit großem Bypassverhältnis, wobei das System derart gewichtsleicht und wirkungsvoll ist, daß die Vorteile der Schubverbesserungen nicht durch das vergrößerte Gewicht und den größeren Widerstand (Druckverluste) des Systems aufgehoben werden.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Mischen des koaxial ringförmigen Ablaßstroms eines Turbogebläsetriebwerks mit großem Bypassverhältnis, um die Leistungsfähigkeit des Auslaßsystems insgesamt zu verbessern.

Kurz gesagt werden die obigen Aufgaben erfindungsgemäß in einem Gasturbogebläsetriebwerk mit großem Bypassverhältnis dadurch erzielt, daß ein einem Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 entsprechender Teil des Bypassstroms mit dem heißen Abgasstrom des Kerntriebwerks gemischt und die Mischung aus einer gemeinsamen Düse abgelassen bzw. ausgestoßen werden. Der übrige Bypassstrom strömt durch eine äußere koaxial ringförmige Düse mit einer weiter vorne liegenden Austrittsebene. Unabhängig von dem jeweiligen Triebwerkbypassverhältnis ist der Mischer so ausgelegt, daß nur die einem Bypassverhältnis von 2 entsprechende Menge des Stroms vollständig gemischt wird. Ein solcher Hybridmischer kann leicht an bestehende Triebwerke angepaßt werden, beispielsweise durch Anschrauben des Mischers an den rückwärtigen Rahmen der Kerntriebwerksturbine. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Mischer stromabwärts von der Gebläsebypasskanal-Austrittsdüse angeordnet. Er fängt den einem Bypassverhältnis von 2 entsprechenden Teil des Überschall-Gebläsebypassstroms auf. Der Mischer ist im

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Inneren so geformt, daß er den Bypassstromteil vor dem Mischen mit dem Kerntriebwerk-Heißgasstrom auf Unterschallgeschwindigkeit streut bzw. verlangsamt.

Diese sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klarer aus der nachfolgenden Beschreibung zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen: Figur 1 - in einer schematischen, teilweise aufgeschnittenen Ansicht ein typisches bekanntes Gasturbogebläsetriebwerk mit großem Bypassverhältnis, Figur 2 - in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen dem Schub bei gemischten Strömen sowie dem Schub bei getrennten Strömen von dem Bypassverhältnis für verschiedene Temperaturverhältnisse des Kerntriebwerks und der Bypassströme,

Figur 3 - das Triebwerk aus Figur 1 in einer entsprechend der vorliegenden Erfindung abgewandelten Form und

Figur 4 - in einer vergrößerten Ansicht ein dem Triebwerk aus Figur 3 ähnelndes Triebwerk gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit gleichen Hinweiszahlen belegt. Figur 1 zeigt in schematischer Weise ein typisches bekanntes Gasturbogebläsetriebwerk 1o mit großem Bypassverhältnis. Dieses Triebwerk weist allgemein ein Kerntriebwerk (oder einen Gasgenerator) 12, einen Gebläseaufbau 14 mit einer Stufe von drehbaren Gebläseschaufeln 15 und eine Niederdruck-Gebläseturbine 16 auf, die über eine Helle 18 mit dem Gebläseaufbau 14 verbunden ist. Das Kerntriebwerk 12 enthält einen Axialstromkompressor 2o mit einem Rotor 22. Im Betrieb strömt Luft in den Einlaß 24, um anfänglich von dem Gebläseaufbau 14 komprimiert zu werden. Ein erster Teil dieser verdichteten Luft gelangt in den Gebläsebypasskanal 26, der zum Teil von dem Kerntriebwerk 12 und einer umgebenden Gebläseummantelung 28 begrenzt wird. Die Bypassluft strömt dann durch eine Gebläsedüse 3o, um den Hauptteil des Antriebsvorschubs zu bilden. Ein zweiter Teil der verdichteten Luft gelangt in den Kerntriebwerkseinlaß 32, wird von dem Axialstromkompressor 2o weiter verdichtet und wird dann einem Brenner

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34 zugeleitet, wo Treibstoff verbrannt wird, um hochenergetische Verbrennungsgase zu bilden, die eine Turbine 36 antreiben. Diese wiederum treibt den Rotor 22 über eine Welle 38 in der für ein Gasturbinentriebwerk üblichen Weise an. Die heißen Verbrennungsgase gelangen dann zu der Gebläseturbine 16 zum Antreiben derselben, die ihrerseits den Gebläseaufbau 14 antreibt. Der Rest des antreibenden Vorschubes wird durch das Ablassen von Verbrennungsgasen aus einer Kerntriebwerksdüse 4o erzeugt, die zum Teil von einem Düsenmittelkörper 42 begrenzt wird.

Wie es zuvor erwähnt wurde, ist das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Maßes der durch den Bypasskanal 26 strömenden Luft geteilt durch das Maß der über den Einlaß 32 in den Kernkompressor 2o eintretenden Luft definiert. In bekannter Weise steigt die Vorschubleistungsfähigkeit eines Turbogebläsetriebwerks allgemein direkt anteilig zu seinem Bypassverhältnis, und heutige Triebwerke mit großem Bypassverhältnis können Bypassverhältnisse in der Größenordnung von 4-7:1 haben. Wenn beispielsweise ein Bypassverhältnis von 6 angenommen wird, führt die Luftstromaufteilung dazu, daß etwa 15 % des Schubes an der Kerntriebwerk-Schubdüse 4o und 85 % des Schubes an der Gebläsebypasskanal-Düse 3o erzeugt werden.

Es wurde festgestellt, daß beim Mischen des Bypassstroms mit dem heißen Gasstrom des Kerntriebwerks und beim Ablassen der Mischung durch eine gemeinsame Düse eine Steigerung des Triebwerkschubes erzielt werden kann. Triebwerke dieser Art enthalten Mischer vom mehrlappigen Typ (multilobe type), die allgemein als 'Gänseblümchen¹ (daisy) Mischer bezeichnet werden. Ein solcher Mischer ist allgemein im US-Patent 3 377 8o4 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Wenn solche Mischer in Gasturbogebläsetriebwerken mit Bypassverhältnissen von 4 oder mehr benutzt werden, kann nur ein Teil des Gebläsebypassstroms wirksam mit dem Heißgasstrom des Kerns gemischt werden, und zwar wegen des schnell ansteigenden Mischergewichts und der Systemdruckabfälle/ wenn Mischwirkungsgrade von mehr als 7ο % angestrebt werden. (Da der Mischvorgang niemals ideal verläuft, ist der Mischwirkungsgrad als das Verhältnis des tatsächlichen Schubgewinns zum idealen Schubgewinn definiert.) Wenn es mit anderen Worten bei Triebwerken

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mit sehr großem Bypassverhältnis erwünscht ist, den gesamten Bypassstrom mit dem gesamten Kernstrom zu mischen, muß der Mischer sehr groß sein, und zwar wegen der zu überspannenden großen Bypassringhöhe. Dieses führt zu größeren Druckverlusten und auch zu einem sehr schweren Mischer. Somit werden die Schubverbesserungen durch Gewichtserhöhungen und vergrößerte Druckverluste aufgehoben bzw. aufgewogen. Deshalb sind kleinere Mischer, die nur kleinere Mengen des Bypassstroms mischen können, mehr geeignet.

In Figur 2 ist in graphischer Form das Verhältnis zwischen dem Schub bei gemischten Ablaßströmen sowie dem Schub bei getrennten Ablaßströmen als Funktion des BypassVerhältnisses für verschiedene Temperaturverhältnisse des Kerntriebwerkstroms sowie des Bypassstroms dargestellt. Die Ordinate stellt das Verhältnis zwischen dem Schub F . beim Mischen der Ablaßströme eines Gasturbinentriebwerks (und beim Leiten durch eine gemeinsame Düse) und der Summe F der Schübe der getrennten Ströme dar. Die Abszisse stellt das Bypassverhältnis /3 der gemischten Ströme dar (das heißt das Maß des tatsächlich gemischten Teils des Bypassstroms geteilt durch das Maß des Kerntriebwerk-Heißgasstroms). Die Kurven zeigen Linien konstanter Temperaturverhältnisse, womit das Verhältnis der Gesamttemperatur des Kerntriebwerk-Heißgasablaßstroms zu derjenigen des Bypassstroms gemeint ist. Je größer dieses Temperaturverhältnis ist, desto größer ist der Schubgewinn aufgrund eines Mischens bei einem gegeben Wert des Bypass- Verhältnissesfl . Figur 2 enthält nicht die Einflüsse der Druckverluste aufgrund des Mischvorgangs und basiert auf einem 1oo % Mischwirkungsgrad.

Es seien nunmehr die folgenden Beziehungen in einem typischen Gasturbogebläsetriebwerk betrachtet:

^Fmix ("core ^{+ w}b_P> ^Vmix ⁽¹ *A > ^Vmix

F WV +W V V

sep core core "bp^vbp core^Tf^Ybp

Hierin bedeuten W ein Maß für den Kerntriebwerksstrom, W, ein Maß für den Bypassstrom, V_core die Geschwindigkeit des Kerntriebwerkstroms, V^ die Geschwindigkeit des Bypassstroms und V ^_x die Geschwindigkeit der gemischten Ströme.

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- X"-AO

Da die Fluidgeschwindigkeit durch die Quadratwurzel der Gesamt- bzw. Betriebstemperatur (T) des Stroms approximiert werden kann, führt die Gleichung (1) zu folgendem Ausdruck:

(2)

sep
Ferner gilt:

T +ι core

+ W. T

core core bp bp core core

W₁

1 +

core core

mix

core

bp

core

1 +

core

(3)

Hieraus ergibt sich:

^Lmix

core

(4)

Für ein repräsentatives Gasturbogebläsetriebwerk mit

einem Bypassverhältnis von 4 und einem Wert T. /T =1/2,8 füh-

bp core

ren die Ausdrücke (2) und (4) zu einem Verhältnis F , /F

mix' sep

1,o279 (siehe Punkt A/ Figur 2). Somit könnte eine gesamte Schubverbesserung von 2,79 % erzielt werden. Diese Zahl ist bedeutend höher, wie abgeschätzt werden kann, wenn keine realen Umwelteinflüsse, wie ein Staurücktrieb bzw. -widerstand (ram drag), eingeschlossen bzw. berücksichtigt werden.

In Figur 2 ist in klarer Weise die interessante Tatsache dargestellt, daß alle Temperaturverhältniskurven bei einem Bypassverhältnis von etwa 2 einen Maximalwert erreichen, wobei dieses für alle praktischen Temperaturverhältnisbereiche gilt. Dementsprechend ist in Figur 3 ein Triebwerk 1ο¹ dargestellt, das demjenigen aus Figur 1 ähnelt und das jedoch nach der vorliegenden Erfindung abgewandelt ist, um die zuvor genannte Erscheinung vorteilhaft auszunutzen. Dabei wird ein Teil des Bypassstroms, entsprechend einem Bypassverhältnis von 2, nach dem Ablassen aus der Gebläsedüse 3o

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von einem Einlaß 44 eines Hybridmischers eingefangen, der zum Teil von einer ringförmigen Ummantelung 47 gebildet wird, die unter Abstandsbezlehung zum Kerntriebwerk 12 angeordnet 1st. Der Bypassstromtell wird mit den hochenergetischen Verbrennungsgasen des Kerntriebswerks In einem mehrlappigen, mit Durchgängen versehenen Mischer (multilobe chuted mixer) 48 gemischt. Die sich ergebende Gasmischung wird nach hinten durch eine gemeinsame Düse 5o ausgestoßen, die zum Teil von einem etwas modifizierten Mittelkörper 52 begrenzt wird, um einen höheren Antriebsschubpegel zu erzeugen. Der Ausdruck 'Hybridmischer' wird in der vorliegenden Beschreibung benutzt, da eine Kombination eines in den Mischer 48 eintretenden Bypassstroms und eines BypassströmtetIs vorliegt, der den Mischer 48 in der für ein Gasturbinentriebwerk üblichen Weise im Bypass umströmt.

Wenn andererseits ein herkömmliches Miach- Strömungssystem angewendet würde (mit dem Ziel einer Mischung des gesamten Bypassstroms mit dem Kerntriebwerksstrom), würde sogar bei einem Mischwirkungsgrad von 7o % ein höherer Schubgewinn realisiert werden, da ein beträchtlich größerer Teil des Stroms gemischt würde (vielleicht dreimal so viel). Jedoch würde ein Teil dieses Nutzens bzw. Vorteils verloren gehen sowie aufgehoben werden, und zwar durch das vergrößerte Systemgewicht und durch die größeren inneren Druckverluste. Der kleinere Hybridmischer nach der vorliegenden Erfindung erzeugt im wesentlichen dieselbe resultierende Schubzunahme nach Kompensation der inneren Verluste, jedoch erfolgt dieses ohne die großen Gewichtssteigerungen und ohne große Veränderungen des gesamten Triebwerksystems. Der mit Durchgängen versehene mehrlappige Mischer 48 kann leicht an bestehende Triebwerke angesetzt werden, wie durch ein Anschrauben an den rückwärtigen Rahmen des Niederdruckturbinenrotors 54. Der rückwärtige Rahmen 56 bildet in typischer sowie bekannter Weise eine bauliche Abstützung für die Rückseite des Niederdruckturbinenrotors und ist eine praktische, hauptsächliche, bauliche Befestigungsstelle für den Mischer 48. ■

Die ringförmige Ummantelung 47 wird in ihrer passenden Abstandsbeziehung gegenüber dem Triebwerkskern 12 mittels einer Vielzahl von aerodynamisch geformten Streben 58 gehalten, die vor-

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zugsweise an dem rückwärtigen Rahmen 56 der Niederdruckturbine angebracht sind. Da der aus der Düse 3o austretende Bypassstrom im Überschallbereich liegt, ist die Ummantelung an ihrem vorderen Rand mit einem Uberschalleinlaß 44 versehen, um die einem Bypassverhältnis von 2 entsprechende Bypassstrommenge einzufangen. Die innere Oberfläche 6o der Ummantelung und die äußere Oberfläche des Kerntriebwerks 12 sind so geformt bzw. gestaltet, daß der mit hoher Mach-Zahl in den Einlaß 44 eintretende Bypassstrom auf eine Mach-Zahl vorzugsweise im Unterschallbereich gestreut bzw. gesenkt wird, die für ein Mischen mit dem Unterschall-Heißgasstrom des Kerntriebwerks geeignet ist.

Im Zusammenhang mit den Oberflächen 6o und 62 wurde bei bisherigen Mischern und Kern-Mittelkörperkonstruktionen entweder eine konstante oder eine konvergierende Flächenverteilung benutzt, um einen ablösungssfreien Strom sicherzustellen. Somit waren Mittelkörper, wie sie durch den Mittelkörper 52 aus Figur 1 dargestellt werden, relativ groß und schwer. Es kann theoretisch gezeigt werden, daß der Druckverlust durch den Mischer verringert wird, wenn der Strom zerstreut, jedoch nicht abgelöst wird. Wenn jedoch eine Trennung auftritt, sind die Verluste größer als diejenigen, die in einem beschleunigenden Strom (konvergierende Fläche) auftreten. Konstrukteure waren in der Vergangenheit nicht gewillt, ein solches Risiko einzugehen, da keine genauen Methoden zum zuverlässigen Bestimmen der komplexen Mischerdurchgänge ohne Ablösung zur Verfügung standen. Jedoch können heutige Methoden eine solche Aufgabe lösen und zu kleineren sowie leichteren Mittelkörpern, wie dem Mittelkörper 52 aus Figur 3, sowie zu leistungsfähigeren Mischern führen.

Das Triebwerk aus Figur 3 hat einen weiteren bedeutsamen Vorteil gegenüber einem mit einem großen Bypassverhältnis ausgebildeten Triebwerk, dessen Gebläseummantelung sich vollständig nach hinten erstreckt und das mit einem vollständigen bzw. Vollringmischer ausgebildet ist. Im einzelnen wird den Widerstandsbelastungen, die im Flug aufgrund der Ummantelung 47 erzeugt werden, direkt durch das Hauptfestigkeitselement des Hybridmischers, dem Körper des Kerntriebwerks über den rückwärtigen Rahmen 56 der Turbine entgegengewirkt. Demgegenüber würde bei dem Fall mit verlän-

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gertem Rumpf der Schubbelastung an dem Triebwerk an dem Triebwerkhauptschubträger entgegengewirkt, der gewöhnlich gegenüber dem Schubzentrum des Triebwerks versetzt ist. Hierdurch würden zusätzliche Biegemomente sowie zugeordnete Biegebelastungen und Ablenkungen an dem Triebwerk entstehen. Diese zusätzlichen Biegebelastungen und Ablenkungen treten nicht bei dem Triebwerk aus Figur 3 auf, bei dem die Ummantelung 47 und der Mischer 48 von dem Kerntriebwerk getragen werden, da die zugeordneten Belastungen gleichförmig um den Umfang des Triebwerks auf das Triebwerk übertragen werden, wodurch die gesamte reaktive Schubkraft an dem Triebwerk reduziert wird und ein weniger strammer bzw. fester Aufbau an dem Triebwerkhauptschubträger möglich ist. Dieser Mechanismus ist detaillierter in der DT-Patentanmeldung P 26 18 283.2 erläutert.

Eine .alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 4 dargestellt, wo nur der Hybridmischerteil des Triebwerks vergrößert gezeigt ist. Es ist ein Triebwerk mit einem relativ kürzeren Kerntriebwerk-Gasgenerator 64 und einem umschreibenden Rumpf bzw. Mantel 28 dargestellt. Hierbei erstreckt sich die Mischerummantelung 47 nach vorne in das hintere Ende des Rumpfes 28, und zwar allgemein konzentrisch hierzu. Somit wird der Unterschallstrom in dem Bypasskanal in zwei Teile geteilt, wobei ein Teil durch die Gebläsedüse 66 mit Oberschallgeschwindigkeit austritt und der übrige Teil mit einem Bypassverhältnis von 2 in bezug auf das Kerntriebwerk mit Unterschallgeschwindigkeit in den Einlaß 44 eintritt. Bei dieser Konfiguration ist die für den Hybridmischer erforderliche Diffusionsgröße beträchtlich kleiner als bei der Ausführungsform aus Figur 3, da der Mischerbypassstrom bei Unterschallgeschwindigkeit statt bei Überschallgeschwindigkeit vor dem Gebläseaüsenaustritt aufgenommen wird. Eine solche Konfiguration verliert einige ihrer Vorteile, wenn ein Kerntriebwerk-Gasgenerator großer Länge benutzt wird. Da die Ummäntelungslänge größer ist, ergibt sich ein größeres Gewicht des Aufbaues. Auch muß die äußere Verkleidung des Kerntriebwerks zu einer Form modifiziert werden, die mit der Ummantelung kompatibel bzw. verträglich ist, um eine passende innere Flächenverteilung zu erzeugen, und die normalerweise im hinteren Ende des Rumpfes 28 angeordneten Gebläseschubumkehrer (nicht dargestellt) müssen geändert werden. Im

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Ergebnis geht der Vorteil eines einfachen 'Anschraubens' bestehender Triebwerke zumindest teilweise verloren. Somit ist die Ausführungsform aus Figur 3 bei einem Kerntriebwerk relativ großer Länge bevorzugt.

Dem Fachmann ist es klar, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewisse Änderungen vorgenommen werden können. Beispielsweise ergibt sich klar aus Figur 2, daß das optimale Bypassverhältnis für den Hybridmischer nicht für alle Temperaturverhältniswerte exakt 2 beträgt. Wenn ein Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 beansprucht wird, ist hiermit gemeint, daß im Rahmen der
vorliegenden Erfindung auch kleine Abweichungen von einem Wert 2
umfaßt sein sollen. Ferner können viele Methoden zum Anbringen des vorliegenden Hybridmischers an einem Turbogebläsetriebwerk mit
großem Bypassverhältnis gefunden werden. Die vorgeschlagene Lösung einer Anbringung an dem rückwärtigen Rahmen der Niederdruckturbine ist lediglich eine Anregung für eine solche Anbringungsmöglichkeit, Ferner ist die vorliegende Erfindung gleichermaßen bei asymmetrischen, wie auch bei achsensymmetrischen Düsen anwendbar. Diese und andere Abwandlungen sollen von der vorliegenden Erfindung umfaßt
sein.

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Claims

W3-13DV-6783 Ansprüche

MJ Gasturbinentriebwerk mit einem großen Bypassverhältnis und mit einem Kerntriebwerk sowie einem Gebläse zum Verdichten von Luft, von der ein erster Teil in das Kerntriebwerk eintritt, wo zum Erzeugen eines Heißgasstroms eine Verbrennung mit einem Treibstoff erfolgt, und von der ein zweiter Teil das Triebwerk als Bypassstrom im Bypass umströmt, gekennzeichnet durch Hybridmischermittel (46) zum Mischen des einem Bypassverhältnis von im wesentlich 2 entsprechenden Teils des Bypassstroms mit dem Heißgasstrom und zum Leiten der Mischung durch eine gemeinsame Schubdüse (5o).
2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischermittel (46) eine das Kerntriebwerk (12, 64) unter radialem Abstand umgebende Ummantelung (47) aufweisen, um dazwischen einen Ring mit einem Einlaß (44) zum Einfangen des einem Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 entsprechenden Teils des Bypassstroms zu bilden, und einen Mischer (48) vom mehrlappigen Typ (multilobed variety) zum Mischen des eingefangenen Bypassstromteils mit dem Heißgasstrom enthalten.
3. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit großem Bypassverhältnis ausgebildete Triebwerk (1ο¹) einen das Kerntriebwerk (12) unter radialem Abstand teilweise umgebenden Rumpf bzw. Mantel (28) enthält, um dazwischen einen Bypasskanal zum Leiten des Bypassstroms zu bilden, und daß sich der von der Ummantelung (47) gebildete Einlaß (44) stromabwärts von dem Rumpf bzw. Mantel (28) befindet.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal einen Einlaß (26) sowie eine Auslaßdüse (3o) enthält und daß sich der von der Ummantelung (47) gebildete Einlaß (44) des Hybridmischers (46) stromabwärts von der Auslaßdüse (3o) des Bypasskanals befindet.
5. Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal einen Einlaß (26) sowie eine Auslaßdüse (3o) enthält und daß sich der von der Ummantelung (47) gebildete Einlaß (44) des Hybridmischers (46) innerhalb des Bypasskanals befindet.
6. Triebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einlaß (44) des Hybridmischers (46) stromaufwärts von der Auslaßdüse (66) des Bypasskanals befindet.
7. Verfahren zum Betreiben eines mit großem Bypassverhältnis ausgebildeten Gasturbinentriebwerks mit einem Kerntriebwerk sowie einem Gebläse zum Verdichten eines antreibenden Fluids, von dem ein erster Teil in das Kerntriebwerk eintritt, wo zum Erzeugen eines Heißgasstroms eine Verbrennung mit einem Treibstoff erfolgt, und von dem ein zweiter Teil als Bypassstrom im Bypass um das Kerntriebwerk geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Bypassstroms, welcher einem Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 entspricht, mit dem Heißgasstrom gemischt und die Mischung durch eine gemeinsame Auslaßdüse geleitet werden.
8. Gasturbogebläsetriebwerk mit großem Bypassverhältnis zum Erzeugen eines Heißgasstroms und eines allgemein konzentrisch ringförmigen Bypassstroms, gekennzeichnet durch Hybridmischermittel (461 zum Mischen des einem Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 entsprechenden Teils des Bypassstroms mit dem Heißgasstrom und zum Leiten der Mischung durch eine gemeinsame Auslaßdüse (5o).
9. Hybridmischer für ein mit einem großen Bypassverhältnis ausgebildetes Gasturbogebläsetriebwerk, das einen Heißgasstrom und einen allgemein koaxial ringförmigen Bypassstrom erzeugt, ge-

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kennzeichnet durch eine Ummantelung (47) zum Einfangen eines einem Bypassverhältnis von im wesentlichen 2 entsprechenden Teils des Bypassstroms und durch einen mehrlappigen Mischer (46) innerhalb der Ummantelung (47) zum Mischen des eingefangenen Bypassstromteils mit dem Heißgasstrom.

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