DE3239197C2 - Vorrichtung zur Unterdrückung der Infrarotstrahlung im Bereich der Abgasdüse eines Gasturbinentriebwerks - Google Patents

Abstract

Eine Infrarotstrahlungs-Unterdrückungsvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk umfaßt eine Abgasdüse (11), die von einem Kanal (14) umschlossen ist, der mehrere Diffuserschaufeln (17) am stromabwärtigen Ende (16) aufweist. Die Abgasdüse (11) und der Kanal (14) bilden eine Strahlpumpe, die durch die Abgasströmung der Abgasdüse (11) erregt wird und Umgebungsluft über einen Spalt (15) in den Kanal (14) zwischen Abgasdüse (11) und Kanal (14) einsaugt. Die Luft dient zur Abkühlung des Abgasstromes und vermindert dadurch die Infrarotstrahlungsemission, und die Diffuserschaufeln (17) verhindern eine direkte Sichtlinie von der heißen Abgasdüse (11) nach einer Stelle außerhalb des Triebwerks.

Description

kann. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, das Triebwerk dicht am Rumpf anzuordnen, und deshalb kann die Düse 11 grundsätzlich auch symmetrisch konvergierend ausgebildet sein.

Die Düse 11 ist von einem Kanal 14 umschlossen, der einen quadratischen Querschnitt besitzt und stromab verläuft Der Kanal 14 ist nach außen von der Düse 11 im Abstand derart angeordnet, daß ein Spalt 15 dazwischen definiert wird. Der stromabwärtige Ausgang 16 des Kanals 14 ist leicht gekrümmt, um die Abgase abzulenken. Außerdem ist ein Umlenkschaufelgitter 17 am Ausgang 16 des Kanals 14 vorgesehen. Dieses Schaufelgitter 17 hat drei Funktionen. Es trägt dazu bei, die Abgase vom Rumpf des Hubschraubers abzulenken. Außerdem verhindert es eine direkte Sichtlinie nach der Düse 11 vom stromabwärtigen Ende 16 und ferner wirkt es als Diffusor, um die Geschwindigkeit zu vermindern und den statischen Druck der Abgase im Kanal 14 zu erhöhen.

Die Abgasdüse 11 und der Kanal 14 bilden zusammen eine Strahlpumpe, die durch den Abgasstrom der Abgasdüse 11 angetrieben wird und Uingebungsluft in den Kanal 14 durch den Spalt 15 einsaugt Die Luft tritt über die Wellungen 12 der Abgasdüse hindurch, wenn sie in den Kanal 14 eingesaugt wird. Die Wellungen 12 bewir- 2s ken eine schnelle Vermischung von Luft und Abgasfluß der Düse 11, so daß der Abgasfluß über eine sehr kurze Länge des Kanals 14 in einen solchem Ausmaß abgekühlt wird, daß beim Austreten aus dem Kanal 14 der Anteil der emittierten Infrarotstrahlung, nicht mehr ausreicht um ein Ziel für einen Flugkörper zu bilden, der auf Infrarotstrahlung anspricht Das Ausmaß der Abkühlung der Abgasströmung ist derart daß der Kanal 14 aus einem Verbundmaterial beispielsweise Kohlenstoffoder Glasfasern in einer Kunststoffmatrix eingebettet hergestellt werden kann und die Schaufeln 17 benötigen keinerlei separate Kühlung. Das stromabwärtige Ende 16 des Kanals 14 läßt daher Gase ausströmen, die genügend kühl sind, um kein Ziel für einen auf Infrarotstrahlung ansprechenden Flugkörper zu bilden, und durch die Anordnung des Umlenkschaufelgitters 17 wird eine direkte Sichtlinie nach den heißen Abgasen der Düse 11 für einen solchen Flugkörper versperrt.

Um eine direkte Sicht auf die heißen Abgase der Düse 11, die durch den Spalt 15 zwischen der Düse 11 und dem Kanal 14 hindurchtreten, zu vermeiden, ist das stromaufwärtige Ende 18 des Kanals 14 so gestaltet, daß es mit einem asymmetrischen Kragen 19 zusammenwirkt, der am stromabwärtigen Ende 10 des Triebwerks derart vorgesehen ist daß eine gewisse Maskierung der Abgasdüse 11 erhalten wird. Da jedoch das stromaufwärtige Ende 18 des Kanals 14 und der Kragen 19 keine vollständige Maskierung der Abgasdüse 11 bewirken, ist der Abschnitt der Abgasdüse 11, der noch sichtbar ist, d. h. der stromabwärtige Endabschnitt hiervon mit einem Überzug 20 aus einem Material versehen, welches eine thermische Barriere bildet beispielsweise einen Überzug 20 aus Keramikmaterial, oder es ist eine Doppelwand vorgesehen, um den Anteil der emittierten Infrarotstrahlung zu vermindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 pumpe eingesaugte Umgebungsluft derart zu veranlas- Patentansprüche: sen, daß keine Infrarotstrahlung nach außen austreten kann.

1. Vorrichtung zur Unterdrückung der Infrarot- Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennstrahlung im Bereich der Abgasdüse eines Gasturbi- 5 zeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen nentriebwerks, mit einem die Abgasdüse mit radia- Merkmale.

lern Abstand umgebenden und über diese stromab- Durch die Wellungen der Abgasdüse wird eine innige

wärts hinaus verlängerten Kanal, der eine Krüm- Vermischung der Abgase mit der Umgebungsluft auf

mung aufweist und an seinem Ausgang diffusorartig einer kurzen axialen Länge gewährleistet, was eine

erweitert ist, wobei die Abgasdüse mit dem Kanal io weitgehende Temperaturerniedrigung zur Folge hat, so

eine durch die Abgasströmung angetriebene Strahl- daß die am Ende des Kanals austretenden Gase im we-

pumpe zum Ansaugen von Umgebungsluft bildet sentlichen keine Infrarotstrahlung aussenden. Da das

und wobei der Kanal im Bereich seiner Krümmung Umlenkschaufelgitter lediglich am Kanalende über ei-

ein dieser folgendes Umlenkschaufelgitter aufweist, nen kurzen Abschnitt angeordnet ist, ergibt sich ein ge-

welches einen Durchblick vom Ausgang des Kanals 15 wichtsmäßig leichter Aufbau und es besteht nicht die

auf die Abgasdüse verhindert, dadurch ge- Gefahr, daß die einzelnen Schaufeln, die hier als dünne

kennzeichnet, daß Bleche ausgebildet sein können, durch die Abgasströmung soweit aufgeheizt werden, daß sie eine Infrarot-

(a) die Abgasdüse (11) als in Umfangsrichtung ge- strahlung aussenden. Es kann dabei auf eine im bekannwellte Mischdüse ausgebildet ist, deren keulen- 20 ten Falle erforderliche Innenkühlung der Schaufeln verförmige Wellungen (12) an den radial innen ge- ziehtet werden. Durch die Erfindung wird demgemäß legenen Stellen derart durch eine Platte (ί3) die Unterdrückung der Infrarotstrahlung auf zweifache verbunden sind, daß die Abgasströmung in ein- Weise gewährleistet, nämlich einmal durch Abkühlung zelne Strahlen aufgeteilt wird, und der aus der Mischdüse austretenden Abgase infolge der

(b) sich die mit dem Umlenkschaufelgitter versehe- 25 innigen Vermischung mit der Umgebungsluft und aune Krümmung an dem Ausgang (16) des Kanals ßerdem durch die die Sicht behindernden, arif niedriger (14) befindet Temperatur gehaltenen Leitschaufeln.

Es ist zwar durch die DE-OS 30 09 510 bereits eine

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit Auszackungen versehene Abgasdüse bekannt, die in zeichnet, daß von dem stromaufwärtigen Ende der 30 einen ein Strahlrohr bildenden Kanal mündet, jedoch Abgasdüse (11) ein Kragen (19) in den zwischen der besteht hier nicht die Gefahr des Aufheizens des Um-Abgasdüse (11) und dem Kanal (14) gebildeten Spalt lenkschaufelgitters, weil ein solches Leitschaufelgitter (15) derart einsteht, daß ein Durchblick durch den hier nicht vorhanden ist sondern die Krümmung so Spalt (15) auf die Abgasdüse (11) zumindest weitge- stark gehalten wird, daß der Blick nicht in die Abgasdühend verhindert ist 35 se fallen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Abgas- für Hubschrauber-Triebwerke geeignet weil hier die düse (11) mit einem thermisch irolierenden Überzug Abgasströmung nicht mehr die hohe Energie aufweist (20) versehen ist wie bei Strahltriebwerken. Da sich hierbei die Triebwer-

40 ke drehen, muß jedoch auch dafür Sorge getragen wer-

den, daß eine Infrarotabstrahlung durch den von der

Strahlpumpe gebildeten Ejektor-Ringspalt verhindert wird. Dies geschieht durch die Merkmale des Anspruchs

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Ober- 2.

begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. 45 Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird ein Auf-

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 42 15 537 heizen der Abgasdüse auf eine Temperatur, die eine

bekannt Hierbei verlaufen die doppelwandig ausgebil- helle Strahlung bewirkt verhindert,

deten Leitschaufeln vom stromaufwärtigen Ende des Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin-

Kanals bis zu einer Stelle, die vom stromabwärtigen dung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeich-

Ende des Kanals zurückversetzt ist. Die Anordnung ist 50 nung zeigt

dabei so getroffen, daß Umgebungsluft durch Schlitze Fig. 1 eine Schnittansicht der Abgasdüse eines Gas-

der Kanalwandung in das hohle Innere der Leitschau- turbinentriebwerks mit einem diese umgebenden und

fein eingeführt wird, um diese zu kühlen. Das stromauf- nach hinten verlängerten Kanal;

wärtige Ende der Leitschaufeln schließt an das offene Fig.2 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß

stromabwärtige Ende V-förmiger Verstell-Leitschau- 55 Fig. 1.

fein an, die im stromabwärtigen Ende der ringförmigen In F i g. 1 ist nur der hintere Teil 10 des Gasturbinen-Abgasdüse angeordnet sind. Die Krümmung des Kanals triebwerks mit einer konvergierenden Abgasdüse darverläuft unmittelbar anschließend an die Strahlpumpe gestellt Der Umfang des stromabwärtigen Endes der und stromab dieser Krümmung geht der Kanal in einen Strahldüse 11 ist in Umfangsrichtung gewellt um acht geraden, diffusorartig erweiterten Abschnitt über. Die- eo keulenförmige Wellungen 12 zu bilden, wie aus Fi g. 2 ser Aufbau ist gewichtsmäßig außerordentlich schwer ersichtlich ist Die Wellungen 12 sind an ihren radial und erfordert komplizierte Kühlmittelsteuerungen nach inneren Enden durch eine kreisförmige Platte 13 derart den Leitschaufeln, da diese unmittelbar an die Schubdü- verbunden, daß der Abgasstrom der Düse 11 durch die se anschließen und den Heißgasen direkt ausgesetzt Wellentäler hindurchtreten muß. sind. 65 Das Gasturbinentriebwerk 10 ist dazu bestimmt, am

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ver- Rumpf eines Hubschraubers montiert zu werden. Deseinfachte und trotzdem wirksame effektive Kühlung der halb ist die Konvergenz der Düse 11 asymmetrisch, davon hinten einsehbaren Teile durch die über die Strahl- mit das Triebwerk dicht am RumDf montiert werden