DE2831802A1 - Gasturbinentriebwerk und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Gasturbinentriebwerk und verfahren zu dessen betrieb

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DE2831802A1 DE19782831802 DE2831802A DE2831802A1 DE 2831802 A1 DE2831802 A1 DE 2831802A1 DE 19782831802 DE19782831802 DE 19782831802 DE 2831802 A DE2831802 A DE 2831802A DE 2831802 A1 DE2831802 A1 DE 2831802A1
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Description

28318Q2
— ο —
GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1 River Road, Schenectady, New York 12305 (USA)
Gasturbinentriebwerk und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk bei dem ein Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine strömungsmässig hintereinander angeordnet sind, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Gasturbinentriebwerks.
Die Antriebssysteme gebräuchlicher Flugzeuge, die üblicherweise von einer Startbahn aus starten und landen, sind derart bemessen, daß das maximale Triebwerkschub/Flugzeuggewicht-Verhältnis etwa bei 0,3 bis 0,4 liegt, wobei der spezifische Brennstoffverbrauch (SFC) bei diesen Schubwerten verhältnismässig hoch ist. Das Triebwerk ist aber derart ausgelegt, daß bei dem für Marschflug erforderlichen Schubwert der spezifische Brennstoffverbrauch sich einem Minimum nähert.
Beim Bau eines senkrecht startenden und landenden Flugzeuges (VTOL) wird das Antriebssystem derart ausgelegt, daß es einen Schub erzeugt, der grosser als das Gewicht des Flugzeuges ist. Es hat sich aber heraus-
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gestellt, daß ein übliches in dieser Weise ausgelegtes Triebwerk für einen wirtschaftlichen Marschflug oder für Langsambetrieb im Horizontalflug wesentlich zu groß ist. Das bedeutet, daß das verhältnismässig große Triebwerk in einem solchen Maße heruntergeregelt werden muß, daß es tatsächlich weitab von seiner Nennleistung und damit mit einem großen spezifischen Brennstoffverbrauch arbeitet.Die Schwierigkeiten der senkrecht startenden und landenden Flugzeuge werden weiterhin dadurch erhöht, daß auch nach der Abstellung eines der Triebwerke ein solches Flugzeug sicher vertikal landen können muß.
Verschiedene Versuche zur Lösung dieses Problems sind aus dem einen oder anderen Grund unbefriedigend geblieben. Der Gedanke , eine Anzahl Gasgeneratoren zu verwenden und einen oder mehrere von diesen bei Marschflugbetrieb abzustellen, löst zwar das Problem des spezifischen Brennstoffverbrauches; er ist aber deshalb unzweckmässig, weil während des Großteiles des Fluges unwirtschaftlicherweise eine Anzahl abgestellter Triebwerke mitgeschleppt werden müssen. Außerdem haben Piloten im allgemeinen ein Vorurteil dagegen, Triebwerke im Flug unnötigerweise abzustellen.
Ein anderer Vorschlag bezieht sich auf die Verwendung von Kombinationen von niederen Bläserdruckverhältnissen für große Abweichungsraten. Bei diesem Verfahren wird der spezifische Brennstoffverbrauch in einem gewissen Maß verringert; er wird aber nicht auf die Nähe des minimalen Nenn-Brennstoffbedarfes herabgesetzt, wie dies erwünscht wäre. Außerdem wird hierbei ein unverhältnismässig
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großer Bläser benötigt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Flugzeug-Antriebssystem zu schaffen, das für vertikales Starten und Landen sowie für einen wirtschaftlichen Betrieb unter Marschflug- und Langsamflugbedingungen geeignet ist, bei einem senkrecht startenden und landenden Flugzeug eine minimale Anzahl von Triebwerken erfordert und es gestattet, bei einem solchen Flugzeug die Grosse des oder der verwendeten Bläser zu begrenzen, wobei ein Triebwerk bei diesem Einsatz wahlweise derart eingestellt werden kann, daß sich ein minimal spezifischer Brennstoffverbrauch unter Langsamflüg- oder Marschflugbedingungen ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Gasturbinentriebwerk gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 17 oder des Anspruchs 29 gekennzeichnet.
Ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Gasturbinentriebwerks ist Gegenstand des Anspruchs 30.
Ein für verschiedene Betriebsweisen eingerichtetes Gasturbinentriebwerk bzw. ein Turbo-Motor dieser Art kann in einer Ausführungsform ein verhältnismässig kleines Hochdruck-Basistriebwerk aufweisen, um das ein Bypasskanal herumführt und dem eine verhältnismässig große Niederdruckstufe mit eigener Brennkammer zugeordnet ist. Sowohl die Niederdruckstufe als auch bestimmte Turbinenstufen des Basistriebwerkes (eine Hilfsturbine) sind über eine Freilaufkupplung mit einem entfernt angeordneten Bläsersystem gekuppelt. Beim Start und beim Landen wird die Niederdruckbrennkammer betätigt, womit das Bläser-
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system im wesentlichen von der Niederdruckstufe aus angetrieben ist, während das Basistriebwerk im wesentlichen umgangen wird. Bei Unterschallflug- und Langsamflugbedingüngen wird die Niederdruckbrennkammer abgeschaltet, während das Basistriebwerk mit hohem Druck und hoher Temperatur arbeitet , um einen wesentlichen Anteil der Antriebsenergie für das entfernt angeordnete Bläsersystem über eine Hilfsturbine zu liefern, die mit der Niederdruckwelle über ein Getriebe gekuppelt ist. Der Rest der Niederdruckwellenleistung wird aus der Niederdruckturbine entnommen, welche Antriebsmedium sowohl aus dem Bypasskanal als auch aus dem Auslaß des Basistriebwerks erhält.
Stromabwärts von dem Basistriebwerk kann bei einer anderen Ausführungsform ein Mischer angeordnet sein, in den die verhältnismässig heißen Austrittsgase des Basistriebwerks und verhältnismässig kaltes Antriebsmedium aus- dem Bypasskanal einströmen, um dort vermischt zu werden, so daß sich ein ausreichend gleichmassiges Temperatur- und Druckprofil für die Niederdruckturbine ergibt.
Schließlich können bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei der Niederdruckturbine und dem Bläser Vorkehrungen für eine geringe Anströmung getroffen werden, um damit das Bläsersystem unter Marschflug-und Langs amf iigbedingungen kleinhalten zu können. Außerdem kann in der großen Niederdruckturbine eine Auslaßleitschaufel mit verstellbarer vorderer Kante vorge-sehen werden, um Änderungen des Auslaßprallwinkels ausgleichen zu können.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Gasturbinentriebwerk gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Gasturbinentriebwerk gemäß der Erfindung in einer anderen Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 und
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vergleiches des spezifischen Brennstoffverbrauchs in Abhängigkeit von dem Schub bei einem üblichen Triebwerk für einenoenkrechtstarter und einem erfLndungsgemässen Triebwerk.
In Fig. 1 ist die Erfindung bei 10 in einem Turbinenluftstrahltriebwerk 11 verwirklicht, welches ein Basistriebwerk 12 aufweist, das mit einer Tragkonstruktion oder einem Gehäuse 13 in einem kreisringförmigen Bläsergehäuse 14 derart angeordnet ist, daß es gemeinsam mit diesem einen dazwischen liegenden Bypasskanal 15 begrenzt. Das Basistriebwerk 12 ist mit einem Hochdruckverdichter 16, einer Verbrennungskammer 17 und einer Hochdruckturbine 18 versehen, die längs eines einen Einlaß 19 und einen Auslaß 21 aufweisenden( ringförmigen Strömungsweges des Basistriebwerkes 12 strömungsmässig hintereinander angeordnet sind.
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Der Verdichter 16 und die Turbine 18 sind durch eine Welle 22 des Basistriebwerkes miteinander gekuppelt.
Unmittelbar strömungsabwärts von der Hochdruckturbine 18 ist eine Niederdruck- oder Hilfsturbine 23 angeordnet, die mittels eines Untersetzungsgetriebes 26 mit einer Niederdruckwelle 2 4 gekuppelt ist. Die Niederdruckwelle 2 4 ist in dem Gehäuse 13 unabhängig von der Basistriebwerkswelle 22 in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. Auf das vordere Ende der Niederdruckwelle 2 4 ist pin Niederdruckverdichter drehfest aufgesetzt, der sich im wesentlichen radial über einen ringförmigen Einlaßkanal 2 8 erstreckt, welcher auf seiner Außenseite durch das Bläsergehäuse 14 und auf seiner Innenseite durch eine geschoßförmige Nabe 29 begrenzt ist. Vor dem Niederdruckverdichter 27 sind eine Anzahl Einlaßleitschaufeln 31,vorzugsweise mit verstellbarem Anstellwinkel/angeordnet, die es gestatten, die Lufteinströmung in den Einlaß 19 wahlweise zu beeinflussen. Der Niederdruckverdichter 2 7 , der die Luft vor ihrem Einströmen in den Bypasskanal 15 und in den Verdichtereinlaß 19 verdichtet , wird von der Niederdruckwelle 2 4 angetrieben, die ihrerseits ihre Antriebsenergie sowohl von der Hilfsturbine 23 als auch von einer verhältnismässig großen Niederdruckturbine 32 erhält, wobei die spezielle Arbeitsaufteilung entsprechend einem vorbestimmten Schema erfolgt, wie dies noch beschrieben' werden wird.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, erweitert sich der Bypasskanal 15 in seinem hinter dem Basistriebwerk 12' liegenden
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Teil in seiner ringförmigen Querschnittsfläche derart, daß eine Brennkammer 33 vor der Niederdruckturbine 32 ausgebildet wird. An den Abgasauslaß 21 der Hilfsturbine 23 ist ein üblicher Mischer 34 angeschlossen, der eine Mischung des Arbeitsmediums erzeugt, die eine für den Eintritt in die Niederdruckturbine 32 ausreichend gleichmässige Temperatur sowie ein dafür ausreichend gleichmässiges Druckprofil aufweist. In der Brennkammer 33 sind unmittelbar stromabwärts von dem Mischer 34 eine Anzahl Brenner 36 angeordnet, die zerstäubten Brennstoff in die Brennkammer 33 einspeisen, um damit die Verbrennung zu erleichtern, wobei die sich ergebenden heissen Gase durch die Niederdruckturbine strömen und an diese Energie abgeben. Am Eingang der Niederdruckturbine 32 sind eine Anzahl verstellbarer Turbinendüsen 37 vorgesehen, um die Menge der in die Niederdruckturbine 32 einströmenden Luft wahlweise steuern zu können.
Mit dem hinteren Ende der Niederdruckwelle 2 4 ist über eine Freilaufkupplung 40 ein Antriebs-Kegelrad 38 drehfest gekuppelt, dem von ihm angetriebene Kegelzahnräder 39, 41 zugeordnet sind, welche drehfest mit Antriebswellen 42, 43 gekuppelt sind. Jede der Antriebswellen 42, 43 treibt über eine zweckentsprechende mechanische Verbindung, wie etwa . Kegelzahnräder 46, 47 oder dergl. einen entfernt angeordneten Bläser 44 an. Jeder der entfernt angeordneten Bläser 44 weist ein verstellbares Einlaß-Leitschaufelsystem 48 auf, das zu Steuerzwecken während des Landens und Startens sowie für einen geringeren Durchsatz im Langsamflug sowie bei Marschflug dient.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform mit einem Paar daneben^ngeordneter Bläser 44 beschrieben ist, deren Bläser 44 durch zwei von der Mittellinie des Triebwerks einander gegenüberliegend abgehende Antriebswellen 42, 43 angetrieben sind, kann naturgemäß jede beliebige Anzahl solcher eigener Bläser um das Hauptturbinenstrahltriebwerk 11 herum angeordnet oder "verschachtelt" werden, wobei die Bläser dann von der Niederdruckwelle 24 aus über verschiedene zweckentsprechende Einrichtungen,wie beispielsweise einen hydraulischen Antrieb, angetrieben sein können. Wenn andererseits mehr als ein Turbinenstrahltriebwerk 11 vorhanden sind, wobei dann jedem der Triebwerke eine Anzahl solcher eigener^ entfernt angeordneter Bläser 44 zugeordnet ist, können diese entfernt angeordneten Bläser 44 durch Querwellen miteinander gekuppelt sein, welche zwischen den einzelnen Turbinenstrahltriebwerken 11 sich erstreckend,derart angeordnet ist, daß , wenn eines der Turbinenstrahltriebwerke ausfällt, dessen im Abstand angeordnete Bläser von einem anderen Turbinenstrahltriebwerk aus angetrieben werden.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform veranschaulicht, bei der das von dem hinteren Ende der Niederdruckweile 24 ausgehende t danebenliegende Bläsersystem weggelassen und durch eine vordere Verlängerung 49 der ■ Niederdruckwelle 2 4 sowie einen einzigen großen Bläser 51 ersetzt ist, der vor dem Niederdruckverdichter konzentrisch zu diesem angeordnet ist. In die Wellenverbindung ist eine Kupplung 52 eingefügt, die es gestattet, den Bläser 51 abzukuppeln, so daß dieser während
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bestimmter Betriebsperioden freilaufend ist. Ein Kegelradgetriebe 53 mit zugeordneten Antriebswellen 54, 56 dient zur Triebwerksquerverbindung während eines Triebwerksausfalls oder zum Antrieb eines anderen daneben liegenden Bläsers 57.
Das beschriebene Triebwerk mit veränderlichen Betriebszuständen arbeitet wie folgt:
Während des Senkrechtstartes wird ein großer Schub benötigt, wie dies durch den Punkt A in Fig. 3 veranschaulicht ist. Deshalb sind das kleine Basistriebwerk 12 und das grössere Niederdrucksystem mit den Brennern 36 in Betrieb. Bei dieser Betriebsweise liefert der Niederdruckverdichter 27 verdichtete Luft sowohl in den Bypasskanal 15 als auch in den Basistriebwerkseinlaß Das Basistriebwerk 12 verdichtet und erwärmt diese Luft weiter auf einen hohen Druck und eine hohe Temperatur und stößt diese Gase,während über die Hilfsturbine im wesentlichen keine Arbeit geleistet wird, in den Mischer 34 aus, wo sie mit der verhältnismässig kalten Luft aus dem Bypasskanal 15 vermischt werden. Die verhältnismässig homogene Mischung wird sodanin die Brennkammer 33 eingeleitet, wo sie vor dem Eintritt in die Niederdruckturbine 32 weiter erwärmt wird. Diese verhältnismässig große Niederdruckturbine 32 liefert sodann die Antriebsleistung sowohl für den Niederdruckverdichter 27 als auch für die entfernt angeordn ten Bläser 44 (oder 57). Die Einlaßleitschaufeln 31, 4 8 und die verstellbaren Turbinendüsen 37 sind derart eingestellt, daß maximaler Durchsatz und maximales Druckverhältnis erzielt werden.
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Während die Niederdruckturbine 32 bei dieser Betriebsart fast die gesamte erforderliche Leistung aufbringt, arbeitet das kleine Hochdruckbasistriebwerk 12 mit einem Teil der aerodynamischen Drehzahl, so daß weder die Verdichteraustrittsgrenztemperatur noch die Hilfsturbinenaustrittsgrenztemperatur überschritten werden. Das wirksame System besteht jetzt im wesentlichen aus einem Verdichter 27 mit massigem Druckverhältnis, der Brennkammer 33 und der Turbine 32, die derart ausgelegt sind, daß sie die für den Start erforderlichen verhältnismässig hohen Schubwerte liefert. Obgleich das Basistriebwerk 12 über die Hilfsturbine 23 verhältnismässig wenig Arbeit leistet, ist ihr Beitrag während dieses Betriebszustandes zu der Gesamtantriebsleistung durch den Ausstoß von Gasen hohen Druckes und hoher Temperatur in den Mischer 34 beträchtlich. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen, ist der spezifische Brennstoffverbrauch für diesen Startbetrieb verhältnismässig hoch, weil aber die zeitliche Dauer dieser Betriebsweise begrenzt ist, ist der höhere spezifische Brennstoffverbrauch verhältnismässig unwichtig, so daß das Druckverhältnis des Niederdruckssystems bescheiden gewählt werden kann. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad der Hilfsturbine 23 bei diesem Betriebszustand unwichtig, weil sie sehr wenig Arbeit leistet.
Wenn das Triebwerk nach dem Start in der beschriebenen Weise betrieben würde, würde die Niederdruckturbine 32 weiterhin im wesentlichen die gesamte Arbeit leisten, was bedeuten würde, daß, wenn der Schub für Unterschallflug um Langsamflug verringert wird, die Brennstoffverbrauch/ Schubkurve der gestrichelten Linie in Fig. 3 zu dem Punkt B bzw. dem Punkt C führen würde.
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Da aber andererseits dieser spezifische Brennstoffverbrauch für längere Zeiträume des Leerlaufes untragbar wäre, wird die Betriebsweise des Triebwerks wie folgt geändert:
Für Langsam- und Marschflug wird die große Brennkammer mit den Brennern 36 nicht gezündet, womit die von der Niederdruckturbine 32 geleistete Arbeit entsprechend verringert wird. Das Basistriebwerk 12, das nun Mehrarbeit übernehmen muß, wird mit höherer Drehzahl betrieben, so daß der Hochdruckverdichter 16 das Basistriebwerk 12 überladet, während von der Hilfsturbine 23 eine beträchtliche Arbeit (etwa 50 %) bis zu einem Wert abgenommen wird, daß an der Stelle, an der der heiße Abgasstrom mit dem Bypassstrom vermischt wird, ein statischer Druckausgleich erzielt wird. Der übrige Teil der Arbeit an der Niederdruckwelle 2 4 wird sodann von der großen regelbaren Niederdruckturbine 32 aufgebracht, welche unter diesen Betriebsbedingungen verhältnismässig entlastet ist. Für die große Niederdruckturbine 32 kann eine Austritts leitschaufel 53 mit verstellbarer vorderer Kante notwendig sein, um die Austrittsdrallwinke lan derungen abzugleichen. Die Einlaßleitschaufeln 31 , 48 können derart eingestellt werden, daß sie eine gerii ge· Anströmung (low-flov)aufweisen und damit die Grosse des Bläsersystems wirksam kleingehalten wird. Auf diese Weise wird die Arbeit an der Niederdruckwelle 4 4 mit dem höchst-möglichen Druck und der höchstmöglichen Temperatur geleistet, um maximalen Wirkungsgrad zu erzielen, während die Werte des spezifischen Brennstoffverbrauchs beträchtlich abgesenkt werden, wie dies durch die Punkte D, E der Kurve nach Fig. 3 angegeben ist.
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Die Erfindung wurde anhand einer bevorzugten und einer abgewandelten Ausführungsform eines Triebwerks mit veränderlicher Betriebsweise veranschaulicht; sie ist aber auch anderer Abwandlungen und Ausbildungen fähig. Auch ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung im Zusammenhang mit dem Einsatz bei einem Senkrechtstarter (VTOL) erläutert wurde, wobei kein Versuch unternommen wurde, die verschiedenen Verfahren und Mittel zu beschreiben, die es gestatten, die einzelnen Schubströmungen derart zu richten, daß die jeweils notwendige Steuerung des Flugzeuges erzielt wird.
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90 . Leerseite

Claims (3)

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing.R.Rüger 7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3. Postlach 348 19. Juli 1978 s.V „__ .. n Telex 07?S6610smru tn i->/ j-uu.^ Tplngrnmnie Patentschul? ( sslinqcnnockar Patentansprüche
1.J Gasturbinentriebwerk bei dem ein Verdichter,eine Brennkammer und eine Turbine strömungsmässig hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
a) in der Nähe der Brennkammer (17) ein mit dem Verdichter (27) strömungsmässig in Verbindung stehender Bypasskanal (15) angeordnet ist, und
b) in dem Bypasskanal (15) teilweise ein Mischer (34) liegt, dem ein Teil verhältnismässig kalter Luft von dem Verdichter (27) und ein Teil verhältnismässig heißer Abgase aus der Brennkammer (17) zuführbar ist und durch den die strömungsabwärts gelegene Turbine (32) mit einem Mischmedium gespeist ist.
2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mischer (34) und der Turbine (32) eine Brenneranordnung (36) vorgesehen ist, durch die wahlweise Brennstoff in das Mischmedium einführbar und mit diesem verbrennbar ist.
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ORIGINAL INSPECTED
3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine verstellbare Turbinendüse
(37) aufweist.
4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine verstellbare Auslaßleitvorrichtung (53) veränderlichen Durchtrittsquerschnitts aufweist.
5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichter (2 7.) und der Brennkammer (17) ein zweiter Verdichter (16) angeordnet ist, durch den der von dem Verdichter (27) kommende,außerhalb des Bypasskanals (15) strömende Teil der verdichteten Luft weiter verdichtbar ist.
6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verdichter (16) durch eine zweite Turbine (18) angetrieben ist.
7. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zweite Turbine (18) aufweist, die einzelne, mit dem Verdichter (2 7) gekuppelte Stufen (23) aufweist.
8. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Verdichter (27) und den Turbinenstufen (23) ein Untersetzungsgetriebe (26) enthält.
9. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (32) mit dem Verdichter
(27) gekuppelt ist.
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10. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (32) mit zumindest einem Bläser (44) gekuppelt ist.
11. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl hinter der Brennkammer
(17) angeordneter Bläser (44) aufweist.
12. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bläser (57) vor dem Verdichter (27.) angeordnet ist.
13. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daßüie zweite Turbine (18, 23) mit wenigstens einem Bläser (44) gekuppelt ist.
14. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen der zweiten Turbine (18, 23) und dem Bläser (44) ein Untersetzungsgetriebe (26) aufweist.
15. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl hinter der Brennkammer
(17) angeordneter Bläser (44) aufweist.
16. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bläser (44) vor dem Verdichter (27) angeordnet ist.
17. Gasturbinentriebwerk bei dem ein Niederdruckverdichter, ein Hochdruckverdichter, eine Brennkammer'und eine Hochdruckturbine strömungsmässig hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
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a) es einen einen Teil des Austrittsmediums des Niederuckverdichters (27) aufnehmenden und diesen an der Brennkammer (17) vorbeileitenden Bypasskanal (1'5) aufweist und
b) strömungsabwärts von der Hochdruckturbine (18) eine Niederdruckturbine (32) angeordnet ist, die mit einer Mischung des über den Bypasskanal (15) zuströmenden Teiles des Austrittsmediums des Niederdruckverdichters (27) und des Austrittsmediums
der Hochdruckturbine (18) gespeist ist und durch den der Niederdruckverdichter (27) angetrieben ist.
18. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochdruckturbine (18) und der Niederdruckturbine (32) ein Mischer (34) angeordnet ist, in den aus dem Bypasskanal (15) zuströmendes, verhältnismässig kaltes Austrittsmedium des Niederdruckverdichters (27) und verhältnismässig heißes Austrittsmedium der Hochdruckturbine (18) einleitbar sind, und durch den ein verhältnismässig homogenes Mischmedium in die Niederdruckturbine (32) einspeisbar ist.
19. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hoch- und der Niederdruckturbine (16 bzw. 32) eine Brenneranordnung (36) liegt, über die wahlweise Brennstoff in das Mischmedium einführbar und in diesem verbrennbar ist.
20. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckturbine (32) eine verstellbare Turbinendüse (37) aufweist.
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21. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromabwärts von der Hochdruckturbine (18) eine zweite Niederdruckturbine
(23) angeordnet ist, die mit dem Niederdruckverdichter (27) gekuppelt ist.
22. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest einen Bläser (44) aufweist, der mit der zweiten Niederdruckturbine (23) gekuppelt ist.
23. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen der zweiten Niederdruckturbine (23) und dem Bläser (44) ein Untersetzungsgetriebe (26) enthält.
24. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl hinter der Niederdruckturbine (32) angeordneter Bläser (44) aufweist.
25. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Bläser (57) vor dem Niederdruckverdichter (27) angeordnet ist.
26. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17,dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Bläser (44) aufweist, der mit der Niederdruckturbine (32) gekuppelt ist.
27. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl hinter der Niederdruckturbine (32) angeordneter Bläser (44) aufweist.
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28. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß es einen vor der Niederdruckturbine (27) angeordneten Bläser (57) aufweist.
29. Gasturbinentriebwerk fiir ein senkrecht startendes Flugzeug, mit einer Niederdruck- und einer Hochdruckstufe, dadurch gekennzeichnet, daß es eine während des Startes im wesentlichen die gesamte Antriebsenergie eines Niederdruckbläsers (44) aufbringende Niederdruckturbine (32) und eine Hochdruckstufe (12) aufweist, durch die ein wesentlicher Teil der Antriebsenergie für den Niederdruckbläser (44) bei Marschflugbedingungen erzeugbar ist, derart, daß der spezifische Brennstoffverbrauch unter diesen Marschflugbedingungen nicht v/esentlich grosser als der minimale spezifische Nennbrennstoffverbrauch ist, für den das Triebwerk ausgelegt ist.
30. Verfahren zum Betrieb eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerks , bei dem ein Niederdruckverdichter, ein Hochdruckbasistriebwerk mit einem Hochdruckverdichter, einer Brennkammer und einer Hochdruckturbine, eine Brennkammer und eine Niederdruckturbine strömungsmässig hintereinander angeordnet sind und ein an dem Basistriebwerk vorbeiführender Bypasskanal vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) unter Startbedingungen die Brenner der Brennkammer soweit geöffnet werden, daß praktisch der gesamte Schub von der Niederdruckturbine geliefert wird und daß
b) unter Marschflugbedingungen der Brenner soweit abgeschaltet wird, daß ein wesentlicher Teil des Schuber durch das Basistriebwerk erzeugt wird.
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31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsgas des Basistriebwerks und die über dem Bypasskanal strömende Luft sowohl unter Start- als auch unter Marschflugbedingungen in einen Mischer eingeleitet werden.
32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl unter Start- als auch unter Marschflugbedingungen wenigstens ein Niederdruckbläser mit der Niederdruckturbine angetrieben wird.
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DE19782831802 1977-07-25 1978-07-19 Gasturbinentriebwerk und verfahren zu dessen betrieb Granted DE2831802A1 (de)

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