DE3711246A1 - Gasturbinen-triebwerksanlage mit einer stroemungssteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinen-Trieb­ werksanlage, die zum Antrieb eines Flugzeugs benutzt wird. Die sich ändernden Flugbedingungen des Flugzeugs, nämlich Start, Reiseflug und Landungen, machen es erfor­ derlich, daß das Triebwerk, das das Flugzeug antreibt, in der Lage ist, sehr unterschiedliche Luftströmungen durch das System zu leiten. Beim Start beispielsweise muß das Triebwerk mit vollem Schub laufen und erfordert eine große Luftmenge. Beim Reiseflug wird das Triebwerk zu­ rückgenommen und erfordert nicht mehr so viel Luft. Bei der Landung kann das Triebwerk im ersten Augenblick auch zurückgenommen werden, wenn jedoch Umkehrschub benötigt wird, muß das Triebwerk wieder hochgefahren werden, nach­ dem die jeweilige Schubumkehrvorrichtung in ihre Wirk­ stellung überführt ist.

Es ist nicht immer möglich, eine Triebwerksanlage so aus­ zubilden, daß eine feste Durchflußgeometrie erhalten wird, und deshalb muß eine Anpassung an die erforderli­ chen Durchflußänderungen unter den verschiedenen Flugbe­ dingungen getroffen werden. Daraus folgt, daß Variable eingeführt werden müssen, und beispielsweise muß man die Möglichkeit haben, die Fläche der Auslaßdüse des Durch­ flusses zu ändern. Dies kann dazu führen, daß eine schwergewichtige und komplexe Verstellanordnung mit

Antrieb vorgesehen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbi­ nen-Triebwerksanlage mit einer sehr vereinfachten Strö­ mungssteuervorrichtung zu schaffen.

Gemäß der Erfindung weist die Triebwerksanlage ein strom­ linienförmiges Gehäuse auf, von dem ein Teil axial bezüg­ lich des Triebwerks verschiebbar ist, während der übrige Teil festliegt und eine verschiebbare Schubumkehr­ schaufelkaskade und gemeinsame Mittel aufweist, um sowohl den verschiebbaren Verkleidungsteil zu bewegen, damit dieser aufeinanderfolgend einen Spalt erster und zweiter Größe im stromlinienförmigen Gehäuse schafft, worauf die verschiebbare Schaufelkaskade nach einer Stelle im zwei­ ten Spalt verschoben werden muß.

Die Gasturbinen-Triebwerksanlage kann einen Kerngasgene­ rator und eine Fanstufe aufweisen, die durch den Kerngas­ generator angetrieben wird und radial von diesem nach außen vorsteht, während das stromlinienförmige Gehäuse die Fanverkleidung darstellen kann, die die Fanstufe um­ schließt.

Vorzugsweise umfassen die gemeinsamen Mittel Kolbenzylin­ derantriebe, die im gleichen Winkelabstand zueinander über das Innere des stromlinienförmigen Gehäuses verteilt sind und die über Stäbe in Reihe mit den verschiebbaren Schaufelkaskaden und der verschiebbaren Verkleidung ver­ bunden sind und ein Totganggetriebe derart aufweisen, daß zunächst der Verkleidungsabschnitt verschoben wird, ohne die Schaufelkaskade zu verschieben, bis der Spalt erster Größe erreicht ist.

Vorzugsweise besteht das Totganggetriebe darin, daß die Kolbenstangen durch die Schaufelkaskaden mit dichtem Gleitsitz hindurchstehen und mit ihren Enden am stromauf­ wärtigen Ende der verschiebbaren Verkleidung befestigt sind, während ein Bund an jeder Stange im Abstand und stromauf der jeweiligen Schaufelkaskade angeordnet ist, wobei der Abstand in der Größe gleich ist dem ersten Spalt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Gasturbinen- Triebwerksanlage, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erkennen läßt,

Fig. 2 bis 4 in größerem Maßstab Einzelschnittansichten des Schubumkehrteils des Triebwerks in ver­ schiedenen Arbeitsstellungen.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Gasturbinen-Triebwerksanlage 10 weist einen Kerngas­ generator 12 auf, der von einer Verkleidung 14 umschlos­ sen ist, die ihrerseits eine Fanschaufelstufe 16 um­ schließt. Die Fanschaufeln 16 werden vom Kerngasgenerator 12 angetrieben.

Die Verkleidung 14 ist ebenso wie das Gehäuse 18, das den Kerngasgenerator 12 umgibt, stromlinienförmig gestaltet. Die Verkleidung 14 besitzt einen festen stromaufwärtigen Abschnitt 20 und einen verschiebbaren stromabwärtigen Teil 22. Der feste stromaufwärtige Abschnitt 20 enthält mehrere im gleichen Winkelabstand angeordnete Schubum­ kehrschaufelkaskaden 24, die in Ruhestellung benachbart zum stromabwärtigen Ende des festen Abschnitts verblei­ ben. Die Schubumkehrschaufelkaskaden sind verschiebbar, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Die Triebwerksanlage 10 ist über einen Pylon 26 in be­ kannter Weise am Flugzeugtragflügel 28 aufgehängt.

Im folgenden wird auf die Fig. 2 bis 4 Bezug genommen. Die Triebwerksanlage 10 wird in diesem Fall von einem Fan-Gasturbinentriebwerk gebildet. Die Geometrie des Fan­ kanals 30 der Triebwerksanlage 10 ist derart, daß dann, wenn ein Flugzeug durch die Triebwerksanlage 10 im Reise­ flug angetrieben wird, die Auslaßquerschnittsfläche der Fandüse 32 die Schubcharakteristik ergibt, die erforder­ lich ist, wenn die beiden Verkleidungsabschnitte 20 und 22 aneinanderstoßen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Beim Starten des Flugzeugs ist die Gashebeleinstellung des Flugzeugs jedoch derart, daß eine sehr viel größere Luftströmung durch den Kanal abfließt als durch die Aus­ laßdüse 32 verarbeitet werden kann. Infolgedessen muß die Auslaßquerschnittsfläche der Düse 32 vergrößert werden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Verkleidungsabschnitt 22 stromab in die Stellung gemäß Fig. 3 verschoben wird, wobei ein Ringspalt 34 erzeugt ist.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Bewegung des stromabwärtigen Verkleidungsabschnitts 22 wird durch Zylinder-Kolben-Antriebe 36 bewirkt, von denen mehrere im gleichen Winkelabstand um das Innere des festen Verklei­ dungsabschnitts 20 angeordnet sind. Die Kolbenantriebe 36 sind über Stangen 38 mit dem stromabwärtigen Verklei­ dungsabschnitt 22 verbunden. Die Stangen 38 werden von Lagern 40 getragen und sie sind an einer Ausknickung ge­ hindert. Die Stangen 38 sind außerdem im Gleitsitz in den jeweiligen Schubumkehrschaufelkaskaden 24 angeordnet und jede Stange 38 tritt durch die jeweilige Schubumkehr­ schaufelkaskade 24 hindurch.

An jeder Stange 38 ist ein Bund 42 befestigt und in der aus Fig. 2 ersichtlichen Stellung liegt dieser Bund im Abstand zu der Umlenkkaskade 24, wobei dieser Abstand gleich der Größe des Spaltes 34 gemäß Fig. 3 ist. Es ist ersichtlich, daß der Spalt 34 erhalten werden kann, ohne daß irgendeine Bewegung der Umlenkschaufelkaskaden 24 auftritt.

Wenn das (nicht dargestellte) Flugzeug die Reiseflughöhe erreicht hat, dann wird der Gashebel der Triebwerksanlage 10 zurückgenommen und der Kolbenmechanismus 36 wird so betätigt, daß der Spalt 34 geschlossen wird.

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen. Wenn das Flug­ zeug landet, ist es erforderlich, auf Umkehrschub zu schalten, so daß eine Bremswirkung auf das Flugzeug zu­ standekommt. Dann werden die Kolbenmechanismen 36 betä­ tigt und hierbei stoßen die Bunde 42 an der jeweiligen Umlenkschaufelkaskade an und drücken bei ihrer weiteren Bewegung die Kaskaden 24 derart nach hinten, daß der hin­ tere Verkleidungsteil 22 und die Kaskaden 24 die aus Fig. 4 ersichtliche Lage einnehmen.

Der Verkleidungsteil 22 trägt mehrere Blockierungsklappen 44 an seiner inneren Oberfläche und beim Ausfahren des Verkleidungsteils 22 bis in die Stellung gemäß Fig. 4 be­ wirken Lenker 46, die mit einem Ende an dem das Kern­ triebwerk 12 umgebenden Gehäuse und mit ihrem anderen Ende an den Blockierungsklappen 44 angelenkt sind, daß sich die Blockierungsklappen 44 über den Fankanal ein­ schwenken. Die Fanluft wird so radial nach außen aus dem Fankanal und nach vorn durch die Wirkung der Schubumkehr­ kaskade 24 ausgeblasen.

Die Verkleidungsteile 22 können von den Kolbenstangen 38 getragen werden, während die Schubumkehrkaskaden gleitbar auf Schienen sind, die im Inneren des Verkleidungsteils 20 angebracht sind.

Es können nicht dargestellte Vorspannmittel vorgesehen werden, um die Schubumkehrkaskaden 24 in ihre zurückgezo­ gene Stellung gemäß Fig. 2 und 3 zu bewegen und um mögli­ chen Luftdruckdifferentialen über der Gebläsewand entge­ genzuwirken, die die Kaskaden in ihre gestreckte Stellung überführen könnten, bevor dies erwünscht ist. Derartige Vorspannmittel gewährleisten, daß nicht der Kolbendruck allein die Kaskaden in ihre zurückgezogene Stellung über­ führen muß.

Die stromaufwärtigen Enden der Kaskaden 24 können durch einen (nicht dargestellten) gemeinsamen Ring verbunden sein. Dann brauchen nur insgesamt drei Kolbenantriebe im gleichen Winkelabstand zueinander um das Gehäuse 20 herum angeordnet zu werden.

Claims (5)

1. Gasturbinen-Triebwerksanlage mit einem strom­ linienförmigen Gehäuse, von dem ein Teil in Achs­ richtung der Triebwerksanlage verschiebbar ist, während der feststehende Gehäuseteil verschiebbare Schubumkehrschaufelkaskaden aufweist, ge­ kennzeichnet durch gemeinsame Mittel (36, 38, 40 und 42), um sowohl den ver­ schiebbaren Verkleidungsteil in der Weise zu bewe­ gen, daß aufeinanderfolgend ein Spalt erster (34) und zweiter Größe in dem stromlinienförmigen Ge­ häuse geöffnet wird und gleichzeitig die ver­ schiebbaren Schaufelkaskaden (24) in eine Stellung innerhalb des zweiten Spaltes überführt werden.

2. Gasturbinen-Triebwerksanlage nach Anspruch 1, mit einem Kerngasgenerator und einer Fanstufe, die durch den Kerngasgenerator angetrieben wird und radial nach außen von diesem vorsteht, wobei das stromlinienförmige Gehäuse eine Gebläseverkleidung aufweist, die die Fanstufe umgibt, gekenn­ zeichnet durch die gemeinsamen Bewe­ gungsmittel (36, 38, 40 und 42).

3. Gasturbinen-Triebwerksanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch die gemeinsamen Bewegungsmittel, die Kolbenzylinder­ antriebe (36) aufweisen, welche im gleichen Winkel­ abstand um das Innere des stromlinienförmigen Gehäu­ ses (20) herum angeordnet und über Stäbe (38) mit den verschiebbaren Kaskaden (24) und dem verschieb­ baren Verkleidungsabschnitt (22) verbunden sind, wo­ bei ein Totgang (38, 42) derart vorgesehen ist, daß eine Verschiebung des Verkleidungsteils (22) anfäng­ lich erfolgen kann, ohne daß die Kaskaden (24) ver­ schoben werden, um so die erste Größe des Spaltes (34) zu erhalten.

4. Gasturbinen-Triebwerksanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Totganggetriebe die Kolbenstangen (38) umfaßt, die durch die Kaskade (24) in enger Gleitberührung hindurchstehen und die durch ihre freien Enden am stromaufwärtigen Ende der verschiebbaren Verkleidung (22) festgelegt sind, wobei ein Bund 42 an jeder Stange im Abstand stromauf zu einer jeweiligen Kaskade (24) festgelegt ist, wobei der Abstand gleich ist der Größe des ersten Spaltes.

5. Gasturbinen-Triebwerksanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei vollem Ausschub der Kolbenstangen (38) die Bunde (42) die Schubumkehrschaufelkaskaden (24) in den zweiten Spalt hineinschieben.