DE3644020A1 - Gaskompressor fuer strahltriebwerke - Google Patents
Gaskompressor fuer strahltriebwerkeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Gaskompressoren,
welche in Flugtriebsystemen benutzt werden und
dabei atmosphärische Luft komprimieren, diese mit
Brennstoff mischen und in einem Verbrennungsprozeß
Energie freisetzen, um ein Fahrzeug durch den sich
ergebenden Schub anzutreiben.
Die meisten Strahl-Antriebssysteme benutzen einen
Turbinenaufbau, um eine anfängliche Kompression dieser
Einlaßluftströmung zu erzeugen. Derartige Systeme
komprimieren atmosphärische Luft entweder mit einem
Axial-Kompressor oder mit einem Radialkompressor, die
durch Abgasprodukte des Verbrennungsprozesses ange
trieben werden, welche entweder über eine Axial-
Strömungsturbine oder eine Radial-Strömungsturbine
ausgedehnt werden. Diese Kompressionen und Expansionen
können in verschiedenen Stufen auftreten und die ein
zelnen Stufen müssen durch Wellen miteinander verbunden
sein. Um die Turbinenteile gegen eine thermische Zer
störung zu schützen, ergeben sich häufig Beschränkungen
bezüglich der Temperatur des Verbrennungsprozesses und
es werden große Mengen überschüssiger Luft zugeführt,
was zu einem niedrigeren Wirkungsgrad im Hinblick auf
den Brennstoffverbrauch gegenüber dem erzeugten Schub
führt. Außerdem führt dies zu größeren Abmessungen und
höheren Gewichten als es möglich wäre, wenn höhere
Temperaturen im Verbrennungsprozeß benutzt würden. Die
zusätzliche Sicherheit gegen thermische Zerstörung um
faßt die extensive Benutzung von Legierungen, die
strategische Materialien enthalten, die gegenüber den
hohen Temperaturen, die sich in solchen Umgebungen
finden, widerstandsfähig sind. Ein solcher Turbinen
aufbau ist notwendigerweise sehr komplex und führt
zu hohen Herstellungs- und Wartungskosten.
Das Staustrahltriebwerk ist eine andere benutzte
Ausbildung. Bei einem Staustrahltriebwerk wird die
einströmende Luft durch die Relativbewegung zwischen
Atmosphäre und angetriebenem Fahrzeug komprimiert.
Diese komprimierte Luft wird dann mit Brennstoff ge
mischt und gezündet und erzeugt den Schub. Der Nach
teil eines solchen Systems besteht darin, daß die an
getriebenen Fahrzeuge bzw. Flugzeuge in Bewegung be
findlich sein müssen, bevor das Triebwerk gestartet
werden kann. Außerdem sinkt der Wirkungsgrad des Trieb
werks bei Geschwindigkeiten unter Mach 1.5 beträchtlich
ab.
Andere Strahltriebwerke kombinieren die Prinzipien von
Turbine und Staustrahl und benutzen den durch die Tur
bine getriebenen Kompressor bei kleinen Geschwindig
keiten, und die Staustrahlkompression der Einlaßluft
bei hohen Geschwindigkeiten. Diese Verbundsysteme lösen
jedoch nicht die Probleme im Hinblick auf hohes Gewicht,
mechanisch komplexen Aufbau, Betrieb mit hoher Temperatur
oder Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit, und all diese
Probleme werden durch die Erfindung gelöst.
Jahrelang waren Vorrichtungen in Betrieb, bei denen der
stagnierende Druck eines Gasstroms durch dynamisches
Zusammenwirken mit einem zweiten Gasstrom erhöht wird,
der mit einer hohen Geschwindigkeit abfließt. Die meisten
dieser Vorrichtungen sind so ausgelegt, daß der
angetriebene Gasstrom mit dem treibenden Strom
bei Schallgeschwindigkeit oder bei Unterschallge
schwindigkeit arbeitet, wodurch schwerwiegend das
Druckverhältnis begrenzt wird, welches bei annehm
baren Massenströmungsverhältnissen erreichbar ist.
Andere Vorrichtungen benutzen stattdessen ein Zu
sammenwirken der Ströme bei Überschall. Diese Vor
richtungen arbeiten ordnungsgemäß wenn die Differenz
der Stagnationstemperaturen und die Enthalpien zwischen
den beiden Gasströmen klein sind. Wenn der antreibende
Gasstrom jedoch sehr viel energetischer ist als der
angetriebene Strom, beobachtet man einen scharfen Ab
fall des Druckverhältnisses. Im typischen Falle haben
flugzeugeigene Quellen von Antriebsgasen eine hohe
Temperatur und Enthalpy, verglichen mit den Umgebungs
bedingungen. Das Ergebnis ist ein niedriges Gesamt
system-Druckverhältnis, während bei einer Geschwindig
keit Null oder einer niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeit
ein hoher spezifischer Brennstoffverbrauch bei ge
ringem Schub entsteht.
Typische, den Stand der Technik repräsentierende Vor
richtungen sind in den folgenden US-PS beschrieben:
29 20 448, 33 23 304, 33 74 631, 33 82 679, 37 50 400,
38 00 529, 38 00 531 und 43 79 679. Eine vergleichbare
Vorrichtung zeigt auch die FR-PS 25 34 983.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Gaskompressor
zur Kompression atmosphärischer Luft oder anderer Gase
und zur Einführung des Gases in die Brennkammer
eines Strahltriebwerks. Der Kompressor umfaßt eine
Quelle zur Erzeugung eines Gasstromes, der mit Über
schallgeschwindigkeit abströmt und es ist außerdem
ein Einlaß in Form einer Konvergenz-Divergent-Düse
vorgesehen, die benutzt wird um die Strömungsgeschwindig
keit und die Richtung der einströmenden Luft oder des
Gases zu steuern. Stromab dieser Düse befindet sich
eine Mischkammer, in der die Strömung des mit Über
schallgeschwindigkeit bewegten Gases, das sich in der
gleichen Richtung bewegt wie die einströmende Luft,
mit dieser einströmenden Luft unter teilweise Vakuum
bedingungen vermischt. Wenn die Gase vermischt werden,
dann wird eine Tertiär-Strömung in den Mischbereich
eingeführt, um die Mach-Zahl der Strömung weiter durch
Absenkung der Stagnationstemperatur und Erhöhung des
Stagnationsdruckes heraufzusetzen.
Stromab des Mischbereiches befindet sich ein Diffuser-
Abschnitt der benutzt wird, um die kinetische Energie
der Gasströmung wiederzugewinnen, wenn diese nach der
Triebwerksbrennkammer fortschreitet. Der Diffuser be
steht aus einem Überschalldiffuserabschnitt und einem
Unterschalldiffuserabschnitt, die durch eine Diffuser
einschnürung vermindernde Querschnittsfläche verbunden
sind, welche so bemessen ist, daß eine Rückströmung
der Gase aus der Hochdruckbrennkammer in den Misch
bereich verhindert wird.
Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Er
findung sind Mittel im Mischbereich vorgesehen, um
die Kern-Spin-Orientierung einiger oder aller Teile
in diesem Bereich zu modifizieren. Dies dient da
zu, die Moleküle dieser Teilchen auf einen höheren
Energiestatus anzuheben, wobei Wärmeenergie aus der
Umgebung abgezogen wird. Dadurch wird die Stag
nationstemperatur weiter vermindert und der Stag
nationsdruck erhöht, so daß das Druckverhältnis des
Systems ebenfalls erhöht wird. Diese Modifikation
kann durch Aufprägen eines Magnetfeldes und/oder
eines Strahlungsfeldes im Mischbereich erreicht werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigt die einzige
Fig. 1 einen Axialschnitt eines Injektion-Induktion
Strahltriebwerks gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein allgemein mit dem Bezugszeichen 10
bezeichnetes Strahltriebwerk. Das Gehäuse 12 ist zy
lindrisch ausgebildet und besitzt ein Vorderende 14
und ein rückwärtiges Ende 16. Koaxial innerhalb des
Gehäuses 12 befindet sich ein Induktions-Verbrennungs-
Abschnitt 18, der starr am Gehäuse 12 durch geeignete
nicht dargestellte Bauteile aufgehängt ist.
Koaxial innerhalb des Vorderendes des Induktions-Ver
brennungsabschnitts 18 befindet sich eine Hochgeschwin
digkeits-Gasquelle 20 mit einer Brennkammer 22 und
einer Abgasdüse 24, die mit der Brennkammer 22 über
eine Einschnürung 26 in Verbindung steht.
Es wird eine Überschall-Gasströmung erzeugt, die
aus der Quelle 20 austritt. Diese Gasquelle kann
von einer chemischen Reaktion von einem oder mehreren
Materialien in der Brennkammer 21 herrühren oder von
vorher komprimierten und/oder erhitzten Gasen. Diese
Gase werden durch die Einschnürung 26 beschleunigt
und durch die Abgasdüse 24 in eine Mischkammer 28
eingeblasen. Die Hochgeschwindigkeitsströmung der
Gase von der Quelle 20 durch die Kammer 28 erzeugt
ein Teilvakuum in der Mischkammer.
Dieses partielle Vakuum zieht Luft oder ein anderes
Gas 70 durch die ringförmige Konvergent-Divergent-
Einlaßdüse 30, die aus einem ringförmigen konvergie
renden Abschnitt 32, einer Einschnürung 34 und einem
divergierenden Abschnitt 36 besteht, wodurch die Ein
laßluft beschleunigt wird, da die Wärmeenergie der
Luft in kinetische Energie umgewandelt wird. Dieser
Prozeß wird durch das Druckdifferential zwischen der
äußeren Atmosphäre und der Kammer 28 durchgeführt. Da
die Wärmeenergie in kinetische Energie umgeformt wird
und da die Luft beschleunigt wird, fällt die Temperatur
des Einlaßluftstromes ab.
Der Absolutdruck in der Kammer 28 ist eine Funktion
der Massenströmungsrate des Druckes und der Geschwin
digkeit der Gase aus der Quelle 20; ferner der Massen
strömungsrate der Geschwindigkeit und des Druckes der
atmosphärischen Luft, die in die Kammer 28 durch die
Konvergent-Divergent-Düse 30 eingeführt wird;
und schließlich der Geometrie der Kammer 28 und
des Diffusers 38.
Unmittelbar stromab des Bereichs 28 ist ein Diffuser
abschnitt 38 angeordnet, der einen Überschalldiffuser
40, eine Einschnürung 42 und einen Unterschalldiffuser
44 aufweist. Unmittelbar stromauf des Überschall
diffusers 40 sind Einspritzdüsen 46 angeordnet. In
gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Düsen
46 in den divergierenden Abschnitt 36 der Düse 30
zu verlegen. Eine kontrollierte Menge eines geeigneten
flüssigen Kühlmittels kann, wie oben erwähnt, in die
Kammer 28 über die Injektordüsen eingespritzt werden.
Das was bis jetzt beschrieben wurde, ist ein Gaskom
pressor, der besonders nützlich in Strahltriebwerken
ist. Der Gaskompressionsprozeß wird vollendet wenn das
Gas in dem Unterschalldiffuser 44 verzögert wird. Der
übrige zu beschreibende Aufbau umfaßt die Komponenten
des Strahltriebwerkes, mit denen der Gaskompressor
verbunden ist. Unmittelbar stromab des Unterschall
diffusers 44 befindet sich die Brennkammer 48 mit dem
Flammhalteraufbau 50, wo Brennstoff eingespritzt, ge
zündet und teilweise verbrannt wird. Die Verbrennung
des Brennstoff-Luftgemischs wird in der Brennkammer 48
vollendet, die genügend lang ist, um eine vollständige
Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches zu bewirken.
Unmittelbar stromab der Brennkammer 48 befindet sich
eine Konvergent-Divergent-Düse 52 mit einer Einschnü
rung 54 und einer Abgasdüse 56. Die heißen Abgase
aus der Brennkammer 48 durchlaufen die Konvergent-
Divergent-Düse 52 und strömen in die Kammer 58, die
einen Bereich eines partiellen Vakuums darstellt,
und zwar wegen der hohen Geschwindigkeit der erregen
den Verbrennungsgase. Eine gesteuerte Menge atmosphä
rischer Luft wird durch eine ringförmige Konvergent-
Divergent-Düse 60 eingeführt, die zwischen dem Ge
häuse 18 und dem Gehäuse 12 liegt und eine Einschnü
rung 62 aufweist.
Mit der Kammer 58 steht unmittelbar stromab hiervon
ein Überschalldiffuser 64, eine Einschnürung 66 und
eine Abgasdüse 68 in Verbindung, durch die die Abgase
schließlich aus dem hinteren Ende 16 des Triebwerks
austreten.
Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel hat Düsen
und Diffusoren mit fester Geometrie. Es ist jedoch
klar, daß die Geometrie auch veränderbar gestaltet
werden kann, und zwar durch bekannte Mittel. Bei
spielsweise kann die Quelle axial innerhalb der Düse
30 bewegt werden, um die Fläche und die Massenströmungs
rate an der Einschnürung 34 zu ändern. Stattdessen könnte
ein nicht dargestellter Strömungskörper in der Ein
schnürung 42 angeordnet sein, um die gleiche Funktion
wie der Diffuser 38 durchzuführen. Der Vorteil einer
veränderbaren Geometrie besteht bei einer Vorrichtung
dieser Art darin, daß das Triebwerk unter in hohem
Maße veränderbaren Bedingungen mit vernünftigem
Wirkungsgrad und hoher Stabilität betrieben
werden kann, d.h. beim Anlassen, beim Starten,
während des Reisefluges, im Steigflug und bei
unterschiedlichen Fluggeschwindigkeiten unterschied
lichen Höhen, unterschiedlichen Drosseleinstellungen
und unterschiedlichen Temperaturen.
Vom Standpunkt der Wirkungsweise ist es ferner er
wünscht, die Grenzschicht zu steuern. Im typischen
Fall finden Verfahren der Grenzschichtabsaugung über
Schlitze oder Löcher oder einen porösen Aufbau An
wendung sowie eine Grenzschichterregung über Schlitze
oder Düsen. Die Vorteile, die hieraus resultieren,
sind ein verbesserter Wirkungsgrad und eine erhöhte
Stabilität von Diffusoren und Düsen sowie einer
Mechanik zur Steuerung der Stoßwellenlage.
Eine Primär-Einlaßströmung atmosphärischer Luft oder
eines anderen Gases 70 strömt durch eine ringförmige
Konvergent-Divergent-Düse 30. Diese Primärströmung
wird durch die Kammer 28 durch die Sekundärströmung 72
von Abgasen beschleunigt, die in der Quelle 20 erzeugt
werden. Wie erwähnt, erzeugt die Überschallgeschwindig
keit der Sekundärströmung ein Teilvakuum im Bereich 28,
was die Primärströmung der Einlaßluft in diesem Bereich
beschleunigt. Auf diese Weise wird eine Überschall-Ein
laßluftströmung vorgesehen, ohne daß ein Turbinenauf
bau oder eine hohe Vorwärtsgeschwindigkeit notwendig
wäre, wie sie bei einem Staustrahl-Triebwerk unerläß
lich ist.
Es wird ein flüssiges Kühlmittel in dem Bereich
28 über die Injektordüsen 46 eingespritzt. Das
flüssige Kühlmittel kann Wasser oder eine andere
Flüssigkeit sein, die einfach als Kühlmittel wirkt,
oder es kann über die Düsen 46 eine Flüssigkeit ein
gespritzt werden, die verbrennbar ist, beispiels
weise Methanol oder flüssiger Wasserstoff. Die
letzteren Flüssigkeiten dienen als Kühlmittel und
als verbrennbare Brennstoffe, die weiter die Energie
steigern können, die in der Brennkammer 48 freigesetzt
wird. Die Strömung des Kühlmittels aus den Einspritz
düsen 46 in den Bereich 28 soll als Tertiärströmung
bezeichnet werden.
Das Hauptziel der Zusetzung von einem terziären
Flüssigkeitsstrom in die Strömung in der Kammer 28
und den Überschall-Diffuser 40 besteht darin, den
Staudruck des sich ergebenden Mischstromes zu erhöhen.
Die Benutzung von Wasser als Tertiär-Strömung ergibt
eine ausgezeichnete Kühleigenschaft und setzt die Stau
temperatur der Mischströmung herab, wodurch der Stau
druck erhöht wird. Wasser hat jedoch keinen Wert als
Brennstoff im Verbrennungsprozeß, während Flüssigkeit
wie flüssiges Methanol und flüssiger Wasserstoff die
gewünschte Kühlwirkung ergeben und außerdem zur Energie
während des stromabwärtigen Verbrennungsprozesses bei
tragen. In jedem Fall ist das Verhältnis von tertiärer
Flüssigkeitsmassenströmungsrate zur Massenströmungsrate
des primären und sekundären Mischstromes allgemein nied
rig und liegt im Bereich zwischen 0,01 bis 0,10. Die
latente Hitze der Verdampfung der injizierten
Flüssigkeit an den Düsen 46 steuert die Stagnations
temperatur und Enthalpy der Gase in dem Bereich durch
Wärmeenergieabfuhr im Verdanpfungsprozeß.
Der Vorgang der Flüssigkeitskühlung im Überschall-
Diffuser 40 und der Kammer 28 kann verbessert werden
durch eine Modifikation der Kern-Spin-Orientierungen
von einigem oder allem Material in diesem Bereich ver
bessert werden. Dies kann durch Aufprägung magnetischer
und/oder Strahlungsfelder auf das Material in der
Kammer 28 und im Überschalldiffuser 40 erreicht werden.
Auf diese Weise können die Moleküle in der Strömung in
diesen Bereichen auf höhere Energiepegel verschoben
werden, und es wird Energie in Form von Hitze aus
der Umgebung in dem Bereich abgenommen und demgemäß
die Stagnationstemperatur abgesenkt, wodurch der Stau
druck ansteigt.
Als Beispiel einer solchen Kern-Spin-Reorientierung
ist es anschaulich, die beiden Modifikationen von
Wasserstoff-Molekülen zu betrachten, die als Orthohy
drogen und als Parahydrogen bezeichnet werden. Das
unterscheidende Merkmal dieser zwei Moleküle ist die
relative Orientierung des Kern-Spins der einzelnen
Atome. Die Moleküle von Wasserstoff in dem Bereich mit
antiparallelem Kern-Spin, die als "Parahydrogen" be
zeichnet werden, befinden sich im untersten Energie
zustand. Die Wasserstoffmoleküle mit parallelen Kern-
Spins, die als "Orthohydrogen" bezeichnet werden, be
finden sich in einem höheren Energiezustand. Die Um
kehr der stabilen parahydrogenen Moleküle auf einen
höheren Energiepegel zu orthohydrogenen Molekülen,
beispielsweise durch Aufprägung eines Magnetfeldes,
ist ein endothermer Prozeß, wodurch Wärme aus der
Umgebung abgezogen wird, was eine weitere Erhöhung
des Staudruckes zur Folge hat.
Bei gewissen Anwendungen kann die Sekundärströmung
benutzt werden, um das Triebwerk zu starten und nach
dem eine genügende Strömungsgeschwindigkeit erreicht
ist, kann eine Abschaltung erfolgen, wobei die Über
schallströmung durch das Verfahren mit Stagnationstem
peraturverminderung aufrecht erhalten wird, was in
der Mischkammer 28 durch die Tertiärströmung allein
bewerkstelligt wird.
Der Enddruck und die Endtemperatur, die erreicht
werden nachdem der Mischgasstrom durch den Diffuser
abschnitt 38 hindurchgeströmt ist, jedoch vor Zusatz
von Brennstoff ist in hohem Maße abhängig von dem Ver
hältnis der Massenströmungsgeschwindigkeiten zwischen
dem Einlaßluftstrom 70, dem Tertiär-Flüssigkeitsstrom
aus den Injektoren 46 und den Gasen aus der Quelle 20.
Nachdem der Mischgasstrom beim Durchtritt durch den
Diffuser 38 komprimiert ist, wird er mit einem geeig
neten brennbaren Material vermischt (mit Feststoff,
Flüssigkeit oder Gas) und am Flammhalter 50 gezündet.
Die Verbrennung wird in der Brennkammer 48 vollendet.
Die heißen unter Druck gesetzten Gase aus der Brenn
kammer 48 werden über die Einschnürung 54 der Konver
gent-Divergent-Düse 52 in einen Bereich partiellen
Vakuums 58 etwas stromab der Düse 56 ausgestoßen.
Dieses partielle Vakuum wird durch den Durchtritt
der auf hoher Geschwindigkeit stehenden Gase aus der
Düse 52 erzeugt, die nach der Einschnürung 66 und
zwischen dem Überschall-Diffuser und der Entspannungs
düse 68 verlaufen.
In der ringförmigen Konvergent-Divergent-Düse wird
die Einlaßluft beschleunigt, bevor sie in den Bereich
58 eintritt. Die Massenströmungsrate dieser Einlaß-
Luftströmung wird durch die Geometrie der Einschnürung
62 gesteuert. Diese Luftströmung wird benutzt, um
die Wände der Brennkammer 48 der Einschnürung 54 und
der Düse 56 abzukühlen. Hierdurch wird die Masse der
Abgase vergrößert, die durch die Einschnürung 66 strömt,
und diese ist genügend klein, um einen Rückfluß zwischen
der atmosphärischen Luft hinter der Düse 68 und dem
partiellen Vakuumbedingungen im Bereich 58 zu verhindern.
Der beschleunigte Mischgasstrom wird von der Einschnürung
66 nach dem Austritt der Düse 68 ausgedehnt und die Wärme
energie wird als kinetische Energie wiedergewonnen. Die
Beschleunigung dieses Gasstroms wird zur Schuberzeugung.
In der obigen Beschreibung können die sehr schnellen
Gase, die aus der Düse 56 austreten, als analog den
sehr schnellen Gasen angesehen werden, die aus der Düse
24 der Quelle 20 austreten, so daß eine Kompressions-
Verbrennungs-Expansionsstufe benutzt werden kann, um
den Kompressionsabschnitt in der folgenden Stufe anzu
treiben.
Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die
koaxiale Geometrie oder eine genau lineare An
ordnung der Bauteile beschränkt ist.
Die Prinzipien des Triebwerks können benutzt werden
Gase zu pumpen oder zu komprimieren, wobei dies
nicht aus Luft beschränkt ist und die Erfindung kann
auch auf andere Antriebe als Reaktionsantriebe ange
wandt werden, und zwar entweder in festen oder in
mobilen Anlagen.
Claims (4)
1. Gaskompressor,
dadurch gekennzeichnet, daß er folgende
Merkmale aufweist:
- a) ein Gehäuse, welches einen Durchtritt definiert und einen Einlaß (14) und einen Auslaß (16) aufweist;
- b) es sind Mittel (20) in der Nähe des Einlasses (14) angeordnet, um einen Gasstrom zu erzeugen, der mit Überschallgeschwindigkeit in Richtung von dem Einlaß nach dem Auslaß verläuft;
- c) eine Mischkammer innerhalb des Gehäuses stromab und in Strömungsmittelverbindung mit dem Einlaß, wobei die Mischkammer auch mit dem Gaserzeuger in Verbindung steht und in die Mischkammer der Gasstrom eintritt;
- d) eine Quelle für flüssiges Kühlmittel und eine Vorrichtung zum Einspritzen des Kühlmittels in die Mischkammer, um die Stagnations-Enthalpy und Temperatur der Gase in der Mischkammer zu midifizieren;
- e) eine Konvergenz-Differgentdüse innerhalb des Gehäuses zwischen dem Gehäuseeinlaß und der Mischkammer und in Verbindung hiermit stehend um einen Durchtritt für die Einlaßgase vom Einlaß nach der Misch kammer zu ermöglichen, wodurch die Über schallgeschwindigkeits-Gasströmung, die durch die Mischkammer fließt, ein partielles Vakuum in der Mischkammer erzeugt, was be wirkt, daß die Einlaßgase durch den Einlaß und durch die Konvergentdüse in die Misch kammer mit Überschallgeschwindigkeit ein strömen;
- f) ein Diffuser innerhalb des Gehäuses stromab und in Strömungsmittelverbindung mit der Mischkammer, wobei der Diffuser folgende Teile umfaßt: (1) einen Überschalldiffuser, der eine Kammer mit abnehmendem Volumen definiert; (2) einen Unterschalldiffuser, der eine Kammer mit sich vergrößerndem Volumen definiert; und (3) eine Einschnürung (42), die den Überschalldiffuser (40) mit dem Unterschalldiffuser (44) verbindet.
2. Gaskompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkammer
Mittel zugeordnet sind, um die Kern-Spin-Orien
tierung der Gasmoleküle in der Mischkammer zu
beeinflussen, wodurch die Stagnations-Enthalpy
und -Temperatur der Gase in der Mischkammer
modifiziert wird.
3. Strahltriebwerk, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- a) ein Gehäuse, das einen Kanal definiert und einen Einlaß und einen Auslaß be sitzt;
- b) Mittel in der Nähe des Einlasses zur Erzeugung eines Gasstromes, der mit Über schallgeschwindigkeit in Richtung von dem Einlaß nach dem Auslaß strömt;
- c) eine innerhalb des Gehäuses stromab des Einlasses angeordnete Mischkammer, die mit dem Einlaß in Verbindung steht und die außerdem mit dem Gaserzeuger in Ver bindung steht und in die der Gasstrom ein tritt;
- d) eine Quelle für flüssiges Kühlmittel und eine Vorrichtung zum Einspritzen des Kühl mittels in die Mischkammer, um eine Modi fikation der Stagnations-Enthalpy und -Tem peratur der Gase in der Mischkammer zu be wirken;
- e) eine erste Konvergenz-Divergenzdüse inner halb des Gehäuses zwischen dem Gehäuse einlaß und der Mischkammer und in Verbindung mit diesen stehend, um die Einlaßgase vom Einlaß nach der Mischkammer zu leiten, wo durch der Überschallgasstrom, der durch die Mischkammer verläuft, ein partielles Vakuum in der Mischkammer erzeugt, so daß die Ein laßgase durch den Einlaß und durch die Kon vergenz-Divergenzdüse in die Mischkammer mit Überschallgeschwindigkeit strömen;
- f) ein Diffuser innerhalb des Gehäuses, der stromab der Mischkammer in Strömungsmittel verbindung mit dieser angeordnet ist und folgende Teile umfaßt: (1) einen Überschall diffuser, der eine Kammer mit sich vermin derndem Volumen definiert; (2) ein Unterschall- Diffuser, der eine Kammer mit sich vergrößerndem Volumen definiert; und (3) eine Einschnürung, die den Überschall-Diffuser mit dem Unterschall- Diffuser verbindet;
- g) eine Brennkammer innerhalb des Gehäuses stromab und in Strömungsmittelverbindung mit dem Über schalldiffuser;
- h) eine Brennstoffquelle in Verbindung mit der Brennkammer;
- i) eine Zündvorrichtung in Verbindung mit der Brennkammer, durch die Brennstoff in die Brenn kammer aus der Brennstoffquelle eingespritzt und durch die Zündvorrichtung gezündet und in der Brennkammer verbrannt wird, wobei der Verbrennungsprozeß auch die Kombination von Hochgeschwindigkeits-Kühlmitteldampfströmen mit der Einlaßluft verbrennt, wobei die kombinierten Produkte aus der Mischkammer durch den Diffuser und die Brennkammer treten und am Auslaß der Brennkammer austreten;
- j) eine zweite Konvergenz-Divergenzdüse innerhalb des Gehäuses zwischen der Brennkammer und dem Auslaß des Gehäuses in Strömungsmittelverbindung mit diesem, wodurch die Verbrennungsprodukte in der Brennkammer durch die zweite Konvergenz-Diver genzdüse hindurchtreten und am Auslaß des Gehäuses austreten, wobei die Kompression die Verbrennung und die Expansion eine resultierende Kraft auf das Gehäuse er zeugen, die in Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Gasströmung durch das Triebwerk wirkt.
4. Strahltriebwerk nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkammer
Mittel zugeordnet sind, um die Kern-Spin-Orien
tierung der Gasmoleküle in der Mischkammer zu
beeinflussen und die Stagnations-Enthalpy und
die Temperatur der Gase in der Mischkammer zu
modifizieren.
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