DE2917587A1

DE2917587A1 - Zweikreis-mantelstromtriebwerksanordnung

Info

Publication number: DE2917587A1
Application number: DE19792917587
Authority: DE
Inventors: Onofre Tama Manuel Castells; Iii Rollin George Giffin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-05-01
Filing date: 1979-04-30
Publication date: 1979-11-08
Also published as: GB2019945A; US4254619A; JPS54158511A; IT1113916B; IT7922194A0; FR2424999A1

Description

Patentanwälte 9 Q 1 7 £ Q 7

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

30. April 1979

GENERAL ELECTRIC COMPANY

570 Lexington Avenue

New York, New York, TOO22 /V.S.t.A.

Unser Zeichen: G 1456

Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf Turbinen-Luftstrahltriebwerke und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schubsteuerung in einer Mantelstromtriebwerksanordnung-

Für einen wirtschaftlichen Betrieb über einen weiten Bereich hinsichtlich Flugbedingungen und Geschwindigkeit werden Mantelstromtriebwerke eingesetzt. Die Flugbedingungen umfassen das Starten und Steigen mit maximaler Schubkraft, den Normalflug mit Teilschubkraft,den Niedrigflug und den Warteflug mit geringer Schubkraft. Um diese verschiedenen Schübbedingungen bei einem annehmbaren spe-

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zifischen Kraftstoffverbrauch zu erfüllen, ist es üblich,wahlweise gewisse Durchflußquerschnitte und Kennwerte innerhalb des Fan-Laufrads und des Grundtriebwerks des Mantelstromtriebwerks zu verändern. Die Änderung der Durchflußinenge in Fan-Kanal ist eine der möglichen Veränderungen und kann mittels variabler Eintrittsleitschaufeln (IGV) erreicht werden, die wahlweise zum Abstimmen der Gesamtluftstrommenge im Kanal verändert werden.

Bei einem senkrecht startenden und landenden Flugzeug (VTL) werden an das Antriebssystem weitere Anforderungen gestellt. Das Antriebssystem muß zusätzlich zum Gesamtauftrieb, der größer als das maximale Gesamtstartgewicht ist _fdie notwendige Triebkraft zum Steuern der Nick-,Gier- und Rollbewegung, d.h. der Bewegung des Flugzeugs um die horizontale Querachse, die senkrechte Achse und die horizontale Längsachse, schaffen. Beim Senkrechtflug muß diese Steuertriebkraft völlig mittels des Antriebssystems aufgebracht werden, da das Flugzeug sich im wesentlichen mit keiner Horizontalfluggeschwindigkeit bewegt und die üblichen Steuerflächen nicht in der Lage sind, diese Steuerbewegungen zu unterstützen. Um beispielsweise bei einem Flugzeug mit zwei Triebwerken die notwendige Triebkraft zur Steuerung der Fluglage des Flugzeugs während des senkrechten Startens und Landens zu erzeugen, müssen die Triebwerke mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit arbeiten können, um den Schub in einem Bereich von +/-20% anzupassen. Damit das Flugzeug während der Durchführung der verschiedenen Steuerbewegungen seine Fluglage beibehält ist es weiter notwendig, daß der Gesamtauftrieb im wesentlichen konstant bleibt.

Aufgrund der vollständigen Abhängigkeit vom Antriebssystem, treten die kritischen Phasen bei einem Senkrecht-

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starter während des senkrechten Startens und Landens auf. Davon ist das Landen weit kritischer, da das Flugzeug während der gesamten Dauer des taktischen Einsatzes der Gefahr von Ausfällen ausgesetzt war. Senkrechtstarterantriebssysteme müssen daher so ausgelegt werden, daß sie die Möglichkeit einschließen, daß ein Grundtriebwerk eines Triebwerks ausfällt, ein Zustand, den man englisch als "One-Coreinoperative" (OCI) bezeichnet. Dies trifft insbesondere für zweimotorige Flugzeuge zu. Während einer derartigen Notlandebedingung ist es notwendig, daß der gesamte Auftrieb im wesentlichen gleich dem Gesamtlandegewicht des Flugzeugs ist und ebenfalls eine ausreichende Steuerung der Fluglage ermöglicht. Ein Versuch zur Lösung dieses Problems besteht darin, daß man ein Verbindungssystem zwischen den Triebwerken vorsieht, mittels dem die Antriebskraft von dem einen arbeitenden Grundtriebwerk oder einem Gaserzeuger zu einem getrennten Auftriebsverstärker überträgt. Typische Auftriebsverstärker sind getrennt angeordnete, gasgekoppelte Fan-Laufräder, mit dem Gaserzeuger verbundene Strahldüsen oder durch eine Welle verbundene Fan-Laufräder. Da Antriebsverstärker insoweit im allgemeinen zuverlässig und fehlerfrei arbeiten, muß man normalerweise beim Flugbetrieb mit einem Grundtriebwerk nur die Fehler des Gasgenerators beachten .

Wenn der Auftriebsverstärker ein vorderes Fan-Laufrad in einem Zweikreis-Turboluftstrahltriebwerk aufweist, und die entsprechenden Fan-Laufräder mittels einer Welle zur Leistungsteilung während des normalen Betriebs und insbesondere während des Betriebs mit einem Grundtriebwerk angetrieben werden ,müssen weitere'Schwierigkeiten beachtet werden. Da die Fan-Laufrader mittels einer gewöhnlichen Welle in einem derartigen Triebwerk verbunden sind, ar-

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beiten sie zwangsläufig mit gleichen Geschwindigkeiten. Der Gesamtschub des nicht arbeitenden Triebwerks mit abgeschaltetem Grundtriebwerk ist jedoch entscheidend geringer als der Schub des arbeitenden Triebwerks. Es ist daher notwendig,die entsprechenden Schübe durch Schließen der Eintrittsleitschaufeln des arbeitenden Triebwerks und durch öffnen der Eintrittsleitschaufeln des nicht arbeitenden Triebwerks auszugleichen. Dies ist in bezug auf das arbeitende Triebwerk insofern problematisch, da das Grundtriebwerk nun beide Fan-Laufräder antreiben muß und daher bei erhöhtem Durchfluß und Druck arbeiten muß, wobei ein Schließen der Eintrittsleitschaufeln bei einer gewöhnlichen,den Lufteintrittskanal überspannenden Eintrittsleitschaufel,die Fan-Laufradströmung vermindert, wodurch die Überverdichtung des Grundtriebwerks vermindert und dadurch die Grundtriebwerksströmung vermindert wird, da der Überverdichtungsdruck nicht vorhanden ist. Das Problem wird weiter durch die Notwendigkeit der Schubveränderung zur Steuerung der Fluglage erschwert. Normalerweise wird dies durch maximales öffnen der Eintrittsleitschaufeln des einen Triebwerks und teilweises Schließen der Eintrittsleitschaufeln des anderen Triebwerks bis zur kleinsten Steuerstellung erreicht. Zur Ermöglichung dieser Betriebsweise sind die Eintrittsleitschaufeln gewöhnlich teilweise geschlossen. D.h., daß die Gesamtleistung des Fan-Laufradsystems nur während des Zeitraums maximaler Steuerung verwendet wird ,und bei allen anderen Betriebszuständen die Eintrittsleitschaufel teilweise geschlossen ist. Während diesen Bedingungen und besonders dann, wenn sich das arbeitende Triebwerk in der Stellung kleinster Steuerung befindet, wird die dem Grundtriebwerk zugeführte Luftströmung vermindert, da die Möglichkeit zur Überverdichtung nicht vorhanden ist. Ein Fan-Laufrad, das bei 100% berichtigter Geschwindig-

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keit arbeitet und zur Erzeugung eines Druckverhältnisses von 1,5 in der Stellung maximaler Steuerung, d.h. der Nullstellung der Eintrittsleitschaufeln ausgelegt ist, erzeugt bei einer erforderlichen Einstellung zur Erzielung einer 20%-igen Schubänderung von maximal auf nominal bei einem Schließen der Eintrittsschaufeln um 15° ein Druckverhältnis von 1,39. Wenn diese Verminderung des Druckverhältnisses mit der zum Ausgleich des Schubverlustes des nicht arbeitenden Grundtriebwerks erforderlichen Verminderung verbunden wird, wird die Verminderung des Durchflusses und des Druckverhältnisses wesentlich. Wenn das Grundtriebwerk des arbeitenden Triebwerks bei diesen verminderten Bedingungen arbeitet, tritt ein beträchtlicher Überverdichtungsverlust auf, mit dem Ergebnis, daß die erforderliche Größe des Grundtriebwerks notwendigerweise für diese Zeitperioden des Betriebs größer sein muß. Das Grundtriebwerk wird daher entsprechend den Anforderungen ausgelegt, die beim vertikalen Landen bestehen, wenn ein Grundtriebwerk ausgefallen ist, die Eintrittsleitschaufeln des arbeitenden Triebwerks in der kleinsten Steuerstellung sind und die Eintrittsleitschaufeln des. nicht arbeitenden Triebwerks in der größten Steuerstellung sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für ein Turboluftstrahltriebwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ein Verlust der Überverdichtung verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung sind ein Paar Mantelstromtriebwerke mit einer Querverbindung versehen, so daß, wenn eins der

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Triebwerke ausfällt, das Grundtriebwerk des anderen Mantelstromtriebwerks das Fan-Laufrad des ausgefallenen Triebwerks antreibt. Es sind dabei veränderbare Eintrittsleitschaufeln so vorgesehen, daß der Nebenstrom des arbeitenden Triebwerks kleiner als der des ausgefallenen Triebwerks eingestellt werden kann. Der mittels des Grundtriebwerks des arbeitenden Triebwerks erzeugte Schub wird auf diese Weise verstellt und mittels des Schubs des ausgefallenen Triebwerks, das einen größeren Nebenstrom als das arbeitende Triebwerk aufweist, ausgeglichen. Damit ein Verlust der Überverdichtung des Grundtriebwerks des arbeitenden Triebwerks vermieden wird, wenn die Eintrittsleitschaufeln teilweise geschlossen sind, sind die Eintrittsleitschaufeln so ausgebildet, daß sie eine Verminderung des Nebenstroms ermöglichen, jedoch keine damit verbundene Verminderung der Strömung zum Grundtriebwerk bewirken. Auf diese Weise wird die Überverdichtung des Grundtriebwerks während der kritischen Flugphase, in der die maximale Schubkraft des Grundtriebwerks erforderlich ist,beibehalten, wodurch die Größe des benötigten Grundtriebwerks vermindert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen beide Triebwerke veränderbare Eintrittsleitschaufeln zum wahlweisen Verändern des Nebenstroms auf, wodurch der Schub des Triebwerks verändert wird. Durch geeignete Koordination der Steuerung der zwei Eintrittsleitschaufelsysteme können die Schubunterschiede der zwei Triebwerke zur Steuerung des Flugzeugs um seine drei Achsen verwendet werden.

Die veränderbaren Eintrittsleitschaufeln können so ausge-

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bildet sein, daß sie sich von der Verkleidung frei tragend radial nur so weit nach innen erstrecken, daß sie den Nebenstrom und nicht den Strom zum Grundtriebwerk beeinflussen. Der Strom und das Druckverhältnis in der Nähe der Pan-Laufradnabe bleibt dann im wesentlichen bei der Veränderung der Eintrittsleitschaufel-Winkel unverändert.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weisen die Eintrittsleitschaufeln radial innere und äußere Abschnitte auf, die voneinander unabhängig veränderbar sind, wobei der innere Abschnitt vollständig geöffnet werden kann, während der äußere Abschnitt teilweise zur Verminderung des Nebenstroms geschlossen ist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß sich der Führungsstiftabschnitt der Eintrittsleitschaufel radial zur Fan-Laufradnabe erstreckt, wobei jedoch der Tragflügelabschnitt gegen den Führungsstift an dem Punkt geneigt ist, wo er in die Grundtriebwerksstromung eintritt. Die Drehung der Eintrittsleitschaufel gestattet dann eine Veränderung des Durchflusses im äußersten Abschnitt des Kanals, während im inneren Abschnitt nur eine geringe bzw. keine Veränderung bewirkt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Turboluftstrahltriebwerks mit Eintrittsleitschaufeln;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Paars querverbundener Turboluftstrahltriebwerke;

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Fig. 3 ein Diagramm einer konstanten-berichtigten Geschwindigkeit, das die Leistungsänderung über einen Bereich der Einstellwinkel der Eintrittsleitschaufeln zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm der Fan-Laufradabschnitte eines typischen Senkrechtstarter-Triebwerks mit zwei Fan-Laufrädern und zwei Grundtriebwerken; und

Fig. 5

bis 7 weitere Ausführungsformen des veränderbaren Eintrittsleitschaufelabschnitts.

In Fig. 1 ist allgemein ein Triebwerkssystem 10 nach der Erfindung mit einem Mantelstromtriebwerk 11 dargestellt, wobei das Mantelstromtriebwerk ein Grundtriebwerk 12 mit einem in einem ringförmigen Fan-Laufradgehäuse 14 ange- . ordneten Triebwerksgehäuse 13 aufweist, so daß zwischen dem Gehäuse 13 und dem Gehäuse 14 ein Nebenstromkanal 16 ausgebildet wird. Das Grundtriebwerk 12 umfaßt einen Hochdruckverdichter 17, eine Brennkammer 18 und eine Hochdruckturbine 19, die zwischen einem Grundtriebwerkseintritt 21 und einem Grundtriebwerksaustritt 22 strömungsmäßig in Reihe angeordnet sind. Der Verdichter 17 und die Turbine 19 sind mittels einer Grundtriebwerkwelle 23 verbunden,

In dem Gehäuse 13 ist die Niederdruckwelle 24 zur Drehung unabhängig von der Grundtriebwerkswelle 23 in bekannter Weise angeordnet. Mit dem vorderen Endabschnitt der Niederdruckwelle 24 ist ein sich radial über einen ringförmigen Eintrittskanal 27, der an der Außenseite von dem Fan-Laufradgehäuse 14 und auf der Innenseite von einer Fan-Laufradnabe 28 begrenzt wird, erstreckendes Fan-Laufrad angebracht. Vor dem Fan-Laufrad 26 sind zur wahlweisen Anpassung des Luftstroms in den Eintrittskanal 27 und in den Nebenstromkanal 16 mehrere Eintritts-

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leitschaufeln 29 angeordnet. Das Fan-Laufrad 26, das die Luft vor ihrem Eintritt in den Nebenstromkanal und den Verdichtereintrittskanal 21 verdichtet, wird mittels der Niederdruckwelle 24 angetrieben, £ie ihre Antriebskraft von der Niederdruckturbine 31 in bekannter Weise erhält.

Die Eintrittsleitschaufeln 29 umfassen radial innere und äußere Abschnitte 32 bzw. 33 mit einem dazwischen angeordneten Ring 34. Der innere Abschnitt 33 ist festgelegt und richtet den Luftstrom zum Fan-Laufrad benachbart zur Nabe in solcher Weise, daß ein relativ unbegrenzter Luftstrom in der Nachbarschaft der Nabe geschaffen wird. Der äußere Abschnitt 32 der Eintrittslei tschauf el ist in einen vorderen und hinteren Abschnitt 36 bzw. 37 unterteilt, wobei der vordere Abschnitt 36 festgelegt und der hintere Abschnitt 37 um seinen Führungsstift 38 mittels einer veränderbaren Steuereinrichtung 39 schwenkbar ist. Beim Betrieb dient die geteilte ,veränderbare Eintrittsleitschaufel 29 zur Änderung des Durchflusses im Nebenstromkanal 16,ohne daß der Durchfluß zum Verdichtereintritt 21 verändert wird, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Das oben beschriebene Turboluftstrahltriebwerk soll eines von mehreren Front-Fan-LufStrahltriebwerken in einem Senkrechtstarterantriebssystem sein, bei dem der Schub wahlweise mittels bekannter Einrichtungen, wie z.B. Drehen der Turboluftstrahltriebwerksverkleidung oder Verwenden von Strahlumienkdüsen zum horizontalen Flug und senkrechten Starten und Landen umgelenkt werden kann. Die Austrittsdüse der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist von üblicher Bauart und weist an dem Grundtriebwerksaustritt

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bzw. der Primärschubdüse 22 einen in Längsrichtung verschiebbaren Düsenkern 41 zur Änderung der Querschnittsfläche der Primärschubdüse 22 auf. Der Nebenstromkanal 16 endet am Austritt des Fan-Laufradkanals bzw. der Sekundärschubdüse 43, die an der Innenseite mittels der Grundtriebwerksverkleidung 42 und an der Außenseite mittels der veränderbaren Düsenklappen 44 begrenzt wird. Die Fläche der Sekundärschubdüse 43 wird wahlweise durch die Betätigung der veränderbaren Düsenklappen 44 verändert. Die Schubrichtungsänderung zwischen der horizontalen und vertikalen Richtung wird in bekannter Weise durch Drehen des Triebwerks erreicht.

In Fig. 2 ist ein typisches Antriebssystem mit zwei Triebwerken gezeigt, das ein Paar Turboluftstrahltriebwerke bzw. Mantelstromtriebwerke der in Fig. 1 gezeigten Art aufweist, wobei auf jeder Seite des Flugzeugrumpfes ein Triebwerk angeordnet ist. Dabei ist zur Leistungsaufteilung während des Steuerbetriebs und weit wichtiger für den Fall, daß ein Grundtriebwerk der Triebwerke durch äußere Beschädigung oder ähnliches ausgefallen ist, ein Querverbindungssystem 46 so vorgesehen, daß das Grundtriebwerk des arbeitenden Triebwerks zum Antrieb des Fan-Laufrades des ausgefallenen Triebwerks verwendet werden kann. Dieses Querverbindungssystem 46 kann entweder irgendein hydraulisches oder mechanisches System sein, wobei das gezeigte ein einfaches mechanisches System ist. Jedes der Triebwerke umfaßt eine, sich radial von der Niederdruckwelle 24 nach außen erstreckende Antriebs-Übertragungswelle 47 mit äußeren und inneren Kegelzahnrädern 48 und 49 an gegenüberliegenden Enden. Zwischen den beiden Triebwerken erstreckt sich eine Verbindungswelle 51 mit an gegenüberliegenden Enden angeordneten Kegelζahnrädern 52 und 53, die mit den entspre-

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chenden äußeren Kegelzahnrädern 48 kämmen. Zwischen den beiden Enden der Verbindungswelle 51 ist für den Antrieb verschiedener Hilfsaggregate oder eines getrennten Fan-Laufrads ein Getriebekasten 54 vorgesehen. Ebenfalls ist zum Trennen des Systems im Notfall in der Verbindungswelle 51 eine Kupplung 56 vorgesehen.

Am inneren .Endabschnitt der Antriebs-Ubertragungswellen 47 jedes Triebwerks ist ein Antriebskegelzahnrad 57 vorgesehen, das fest mit der Niederdruckwelle 24 verbunden und von ihr angetrieben wird und das mit dem inneren Kegelzahnrad 49 antriebsmäßig kämmt. Weiter ist zwischen dem Antriebskegelzahnrad 57 und der Niederdruckturbine 31 auf der Niederdruckwelle 24 eine Einwegkupplung 58 vorgesehen, die eine Kraftübertragung von der Niederdruckturbine 31 zur Niederdruckwelle 24 gewährleistet, eine Kraftübertragung in entgegengesetzter Richtung jedoch verhindert.

Wenn beide Triebwerke arbeiten, verbindet das Querverbindungssystem 46 die beiden Triebwerke so, daß während normaler Flugbedingungen jedes Triebwerk unabhängig arbeitet, wobei die Niederdruckturbine 31 ihr zugehöriges Fan-Laufrad 26 mittels der Niederdruckwelle 24 antreibt, um einen hochvolumigen Luftstrom durch den Nebenstromkanal 16 und die Sekundärschubdüse 43 zu erzeugen. Während des Steuerbetriebs wird mittels des Querverbindungssystems 46 eine Leistungsteilung vorgenommen. Für den. Fall, daß ein Grundtriebwerk ausfällt, wird das Grundtriebwerk mittels Abschalten des Kraftstoffstroms zu seiner Brennkammer abgeschaltet. Die Niederdruckturbine 31 des ausgefallenen Triebwerks erhält dann keine heissen Gase und fällt im wesentlichen für den Antrieb seines Fan-Laufrades 26 aus. Das Querverbindungssystem 46

überträgt dann die Antriebskraft von dem arbeitenden Triebwerk mittels der Antriebs-Übertragungswelle 47, der Querverbindungswelle 51 und der Antriebswelle 47 zu dem ausgefallenen Triebwerk. Die Einwegkupplung gestattet, daß die Niederdruckwelle 24 des ausgefallenen Triebwerks ohne Störung der ausgefallenen Niederdruckturbine 31 angetrieben wird.

Im folgenden soll bei einem Antriebssystem mit zwei Triebwerken, bei dem die Fan-Laufräder über die Querverbindungswelle zwangsweise mit gleichen Geschwindigkeiten arbeiten, die Art und Weise betrachtet werden, in der die Eintrittsleitschaufeln 29 zur Veränderung des Durchflusses und des Druckverhältnisses der Fan-Laufräder zur Modulation des Schubs in den entsprechenden Fan-Laufrädern zur Steuerung des Flugzeugs um seine drei Achsen verwendet werden können. Ee wird angenommen, daß der Schub des Grundtriebwerks im Vergleich zum Schub des Fan-Laufrades gering ist und der Einfluß der Differenzüberverdichtung auf das Grundtriebwerk vernachlässigt wird. Weiter wird eine erforderliche Schubmodulation von +/-20% angenommen, wobei ein konstanter Gesamtschub beibehalten wird. In Fig. 3 ist ein Diagramm für eine konstante Geschwindigkeit des Fan-Laufrades gezeigt, wobei die Leistungen bei verschiedenen Einstellwinkeln der Eintrittsleitschaufeln eingetragen sind. Die Kurven A, B und C stellen konstante Schubwerte, die schneidenden Kurven D, E und F Kurven konstanter Leistung dar. Es wird bevorzugt sowohl bei konstantem Schub als auch bei konstanter Leistung gearbeitet. Zur Vereinfachung des.Steuersystems ist es weiter einfacher zur Modulation des Schubs die Düsenquerschnittsfläche konstant zu halten. Dieser Parameter ist mittels der Kurve G in dem Diagramm dargestellt. Beim Betrieb ohne Modulation des

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Schubs erzeugen die beiden Triebwerke die gleiche Durehflußmenge und das gleiche Druckverhältnis, das durch den Punkt N in dem Diagramm dargestellt ist. Wenn eine volle Schubmodulation erforderlich ist, ist es notwendig, daß eines der Fan-Laufräder zur nominalen + 20% Schubkurve H und das andere zur nominalen -20% Schubkurve J wandert. Da die zwei Fan-Laufräder zwangsweise mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen und das Diagramm ein Diagramm konstanter Geschwindigkeit ist, und da es weiter wünschenswert ist, daß eine konstante Fan-Laufraddüsenarbeitskurve beibehalten wird, ist der einzige erforderliche Steuereingriff die Änderung der Einstellwinkel der Fan-Laufrad-Eintrittsleitschaufeln. Entsprechend wird die Eintrittsleitschaufel des einen Fan-Laufrades auf die nominale Stellung so geöffnet, daß das Fan-Laufrad am Punkt L arbeitet und die Eintrittsleitschaufel des anderen Fan-Laufrades im wesentlichen um den gleichen Betrag so geschlossen, daß das Fan-Laufrad am Punkt M arbeitet. Auf diese Weise wird der Schub der zwei Triebwerke wirkungsvoll zur Steuerung des Flugzeugs um eine seiner drei Achsen moduliert ,während ein im wesentlichen konstanter Gesamtschub beibehalten wird. Es ist festzustellen, daß die Fan-Laufradleistungssteigerung von N nach L ein wenig größer als die Fan-Laufradleistungsabnahme von N nach M ist. Damit eine geringe Abnahme der Fan-Laufradgeschwindigkeit oder des Schubs verhindert wird, kann es notwendig sein, die Grundtriebswerksleistung ein wenig zu erhöhen, um dadurch die Grundtriebwerksgeschwindigkeit zu steigern.

Betrachtet man nun die Arbeitsweise der Fan-Laufradabschnitte eines typischen Senkrechtstarterantriebssystems mit zwei Fan-Laufrädern und zwei Grundtriebwerken,

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'so zeigt Fig. 4 die Veränderungen der berichtigten Luftdurchflußmenge und des Druckverhältnisses beim Schubmodulationsbetrieb und beim Betrieb mit einem ausgefallenen Grundtriebwerk. Der Punkt P stellt den Betriebszustand beider Fan-Laufräder bei der Nenn-Startbedingung dar, wenn beide Triebwerke arbeiten. In beiden Triebwerken befinden sich die Eintrittsleitschaufeln in der Nenn- oder 22° geschlossenen Stellung und das Fan-Laufrad wird mit 108% berichtigter Geschwindigkeit betrieben. Wenn eine Schubmodulation erforderlich ist,wsrden die Eintrittsleitschaufeln eines Triebwerks bis zur maximalen Steuerstellung geöffnet und das Fan-Laufrad arbeitet bei Punkt Q im Diagramm. Die Eintrittsleitschaufeln des anderen Triebwerks werden bis zu 39° oder der kleinsten Steuerstellung geschlossen und sein Fan-Laufrad arbeitet bei Punkt R im Diagramm. Während dieser Schubmodulation arbeiten beide Fan-Laufräder bei 108% berichtigter Geschwindigkeit.

Es soll nun angenommen werden, daß eins der Triebwerke ausfällt und das Fan-Laufrad dieses Triebwerks unbeschädigt ist. In diesem Fall schaltet der Pilot das Grundtriebwerk dieses Triebwerks sofort ab, so daß das Grundtriebwerk des arbeitenden Triebwerks das Fan-Laufrad des ausgefallenen Triebwerks antreibt. Da das Grundtriebwerk des arbeitenden Triebwerks einen bestimmten Schub erzeugt, ist es notwendig, daß in dem Fan-Laufradkanal des ausgefallenen Triebwerks ein grös-. serer Nebenstrom als in dem arbeitenden Triebwerk vorhanden ist, so daß der von dem arbeitenden Grundtriebwerk erzeugte Schub so verstellt ist, daß der Gesamtschub des ausgefallenen Triebwerks im wesentlichen gleich dem Gesamtschub des arbeitenden Triebwerks ist. Die Fan-Laufradleistungskennwerte für das arbeitende

'und das ausgefallene Triebwerk werden dann durch die Punkte S bzw. T in Fig. 4 dargestellt.

Es soll nun angenommen werden, daß eine weitere Schubmodulation zur Steuerung des Flugzeugs um die Längsachse erforderlich ist, und daß es notwendig ist, den Schub des arbeitenden Triebwerks um 20% zu vermindern und den Schub des ausgefallenen Triebwerks um 20% zu erhöhen. Um diese Schubmodulation bei im wesentlichen konstantem Gesamtschub zu erreichen, werden die Fan-Laufräder mit 100% berichtigter Geschwindigkeit betrieben, wobei die Eintrittsleitschaufeln des arbeitenden Triebwerks bis zur 45°-Stellung geschlossen und die Eintrittsleitschaufeln des ausgefallenen Triebwerks bis zur10°-Stellung geöffnet werden, so daß die Betriebspunkte der Fan-Laufräder durch die Punkte U bzw. V dargestellt werden. Für den beschriebenen Fall ist unter diesen Umständen die größte Leistung des Grundtriebwerks erforderlich. Entsprechend ist dies der Zustand, der die Auslegung des Grundtriebwerks bestimmt.

Es ist festzustellen, daß, wenn das arbeitende Triebwerk Standardeintrittsleitschaufeln aufweist und das Fan-Laufrad am Punkt U arbeitet, die Durchflußmenge der Luft nicht nur in den äußeren Abschnitten des Fan-Laufradkanals, sondern ebenfalls in der Nähe der Nabe vermindert wird, wodurch die Überverdichtung des Grundtriebwerks vermindert würde. Dies wiederum würde ein größeres Grundtriebwerk erforderlich machen, was in höchstem Maße unerwünscht ist. Durch die Verwendung der in Fig. 1 gezeigten,sich teilweise über den Eintrittskanal· erstreckende Eintrittsleitschaufeln für die beiden Zweikreis-Mantelstromtriebwerke ist es möglich, daß, wenn die Eintrittsleitschaufeln in der oben

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beschriebenen Weise verstellt werden, der Luftstrom in dem Nebenstromkanal ohne eine Veränderung des Luftstroms zum Grundtriebwerk verändert werden kann. Auf diese Weise kann das Grundtriebwerk die erforderliche Leistung erbringen, ohne daß eine Vergrößerung zur Anpassung bei Veränderungen der Eintrittsleitschaufeln erforderlich ist.

In den Fig. 5-7 sind weitere alternative Ausführungsformen der veränderbaren Eintrittsleitschaufeln gezeigt. Die in Fig. 5 gezeigte Eintrittsleitschaufel umfaßt eine fest angeordnete Leitkante 59, die sich vollständig über den ringförmigen Eintrittskanal 27 erstreckt. Die hintere Kante weist innere und äußere Abschnitte 61 und 62 auf, die unabhängig mit den entsprechenden veränderbaren Steuerungen 63 und 64 veränderbar sind. Die veränderbaren Eintrittsleitschaufeln können so eingestellt werden, daß,wenn der äußere Abschnitt 62 sich in die geschlossene Stellung zur Verminderung der Durchflußmenge im Nebenstromkanal 16 bewegt wird, der innere Abschnitt 61 fest eingestellt oder sogar noch weiter geöffnet wird, um eine im wesentlichen konstante oder gesteigerte Durchflußmenge im Verdichtereintrittskanal 21 zu erhalten.

Eine weitere Ausführungsform der veränderbaren Eintrittsleitschaufeln ist in Fig. 6 gezeigt, wobei die Leitschaufel 66 sich von dem Fan-Laufradgehäuse 14 freitragend radial bis zu einem Ring 67 erstreckt, der im .wesentlichen mit dem Grundtriebwerkgehäuse 13 radial so ausgerichtet ist, daß die Luftdurchflußmenge zum Verdichtereintrittskanal 21 nicht unterbrochen wird.

Die Eintrittsleitschaufel 6 6 weist einen feststehenden vorderen Abschnitt 68 und einen schwenkbaren hinteren Abschnitt 69 auf, der mittels eines veränderbaren Stell-

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glieds 71 verändert werden kann. Der hintere Abschnitt 69 der Eintrittsleitschaufel kann wiederum wahlweise zur Veränderung des Durchflusses im Nebenstromkanal 16 gesteuert werden, ohne daß der Durchfluß nahe der Nabe oder Nase 28 des Triebwerks verändert wird.

Eine weitere Ausführungsform der veränderbaren Eintrittslei tschauf el ist in Fig. 7 gezeigt, wobei die veränderbare Eintrittsleitschaufel 72 einen vorderen, sich zwischen dem Fan-Laufradgehäuse 14 und der Nabe 28 erstrekkenden»feststehenden Abschnitt 73 aufweist. Der hintere Abschnitt 74 ist mittels eines Stellmechanismus 76 schwenkbar, wobei sich sein stangenförmiger Abschnitt 77 über dem· ringförmigen Eintrittskanal 27 vom Fan-Laufradgehäuse 14 bis zur Nabe 28 erstreckt. Der Flügelabschnitt 78 ist jedoch in der Nähe der inneren Begrenzung des Nebenstromkanals 16 so geneigt, daß bei einer Winkeländerung des hineren Abschnitts 74 die Durchflußmenge im Nebenstromkanal 16 verändert, die Durchflußmenge im Verdichtereintrittskanal 21 jedoch nicht wesentlich beeinflußt wird.

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Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung mit einem ersten und einem zweiten, jeweils ein Grundtriebwerk und ein Niederdrucksystem mit einem Fan-Laufrad, einen Nebenstromkanal und eine Turbine aufweisenden Mantelstromtriebwerk, gekennzeichnet durch-.

- eine Querverbindung (46) zur Verbindung der Niederdrucksysteme, so daß die Turbine (31) des ersten Triebwerks (11) das Fan-Laufrad (26) des zweiten Triebwerks (11)antreiben kann, eine Einrichtung (58) in dem zweiten Triebwerk zum wahlweisen Lösen der Verbindung seines Fan-Laufrades

(26) von der zugehörigen Turbine (31) und durch

- veränderbare Strömungseinrichtungen (29) im Nebenstromkanal (16) des ersten Triebwerks zum Verändern des Luftstroms im Nebenstromkanal (16) ohne Veränderung

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des Luftstroms im zugehörigen Grundtriebwerk.
2. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Strömungseinrichtungen (2 9) verstellbare Eintrittsleitschaufeln aufweisen.
3. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsleitschaufeln unterschiedlich verstellbare, radial innere und äußere Abschnitte (32,33) aufweisen.
4. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln feststehende, radial innere Abschnitte (33) und verstellbare,radial äußere Abschnitte (32) aufweisen.
5. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsleitschaufeln (66) freitragend an ihren radial äußeren Enden angeordnet und sich radial nur so weit nach innen erstrecken, daß sie den Luftstrom im Grundtriebwerk nicht beeinflussen.
6. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsleitschaufeln (72) radial innere, im Querschnitt so schmale Abschnitte (77) aufweisen, daß sie beim Schwenken keine Veränderung des Durchflußquerschnitts zum Grundtriebwerk bewirken.
7. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Strömungseinrichtungen (29) im Nebenstromkanal

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(16) des ersten und zweiten Triebwerks angeordnet sind.
8. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindung (46) so ausgebildet ist, daß die Turbine (31) des zweiten Triebwerks das Fan-Laufrad (26) des ersten Triebwerks antreiben kann.
9. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (58) im ersten Triebwerk zum wahlweisen Lösen des Fan-Laufrades (26) von der zugehörigen Turbine (31) vorgesehen sind.
10. Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung nach Anspruch oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (58) eine das Fan-Laufrad (26) und die Turbine (31) verbindende Einwegkupplung ist.
11. Verfahren zum Betreiben einer Zweikreis-Mantelstromtriebwerksanordnung mit einem ersten und einem zweiten Mantelstromtriebwerk mit jeweils einem Grundtriebwerk und einem damit verbundenen Niederdrucksystem mit einem Fan-Laufrad, einem Nebenstromkänal und einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß man das zweite Triebwerk abschaltet,

- das Fan-Laufrad (26) des zweiten Triebwerks von der zugeordneten Turbine (31) trennt und mittels des ersten Triebwerks das Fan-Laufrad (26) des zweiten Triebwerks antreibt, und man

- den Durchfluß im Nebenstromkänal (16) des ersten Triebwerks ohne Veränderung des Durchflusses im zugeordneten Grundtriebwerk vermindert.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man weiter den Durchfluß im Nebenstromkanal (16). des zweiten Triebwerks zum Einstellen der gewünschten
Schubdifferenz gegenüber dem ersten Triebwerk verändert.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchfluß so ändert, daß man einen Schub erhält, der im wesentlichen den kombinierten Schüben aus Nebenstrom und Grundtriebwerk des ersten Triebwerks entspricht.

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