DE3728437C2 - Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren - Google Patents

Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren

Info

Publication number
DE3728437C2
DE3728437C2 DE3728437A DE3728437A DE3728437C2 DE 3728437 C2 DE3728437 C2 DE 3728437C2 DE 3728437 A DE3728437 A DE 3728437A DE 3728437 A DE3728437 A DE 3728437A DE 3728437 C2 DE3728437 C2 DE 3728437C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressor
gas turbine
fan
turbine engine
booster
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3728437A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3728437A1 (de
Inventor
John Baily Taylor
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE3728437A1 publication Critical patent/DE3728437A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3728437C2 publication Critical patent/DE3728437C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • F02C3/067Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages having counter-rotating rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/072Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with counter-rotating, e.g. fan rotors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Gasturbinentriebwerk ist aus der DE 35 07 035 A1 bekannt.
Bei kleineren Reisegeschwindigkeiten werden üblicherweise Turbo­ props verwendet, wo diese eine gute Leistungsfähigkeit und einen hohen Wirkungsgrad liefern. Bei höheren Reisegeschwindigkeiten ist es üblicherweise notwendig, einen Turbofan zu verwenden, um den relativ hohen notwendigen Schub zu erzeugen. Eine kom­ pliziertere Version eines üblichen Turboprop-Triebwerks, das zum Antrieb eines Transportflugzeuges mittlerer Größe bei den erforderlichen Reisegeschwindigkeiten und der notwendigen Flug­ höhe geeignet ist, würde übermäßig größe Propellerdurchmesser erfordern und würde die Fähigkeit notwendig machen, größere Wellenleistungen zu erfordern, als es üblicherweise möglich ist. Diese Triebwerke mit großem Bypaß-Verhältnis arbeiten zwar effizient, aber die Drehgeschwindigkeit des einen großen Durch­ messer aufweisenden Propellers ist ein einschränkender Faktor bei der Verwendung derartiger Triebwerke. Es ist im allgemeinen notwendig, die wendelförmige Geschwindigkeit der Propellerspitze unterhalb von Überschallgeschwindigkeiten zu halten. Propeller­ spitzen, die bei Überschallgeschwindigkeit arbeiten, erzeugen eine signifikante Menge an unerwünschtem Lärm und haben einen Verlust an aerodynamischem Wirkungsgrad zur Folge.
Die Turbomaschine für Flugzeuge, die Fans bzw. Bläser aufwei­ sen, die ein größeres Bypaß-Verhältnis als etwa 8 haben, ver­ wenden ein Drehzahländerungsgetriebe, um die Drehzahl des Fan-Rotors relativ zur Drehzahl der Turbine zu verkleinern. Das Drehzahländerungsgetriebe bildet die Methode für eine op­ timalere Fan-Schaufeldrehzahl für einen höheren Wirkungsgrad zusammen mit einer eine hohe Drehzahl und einen kleineren Durchmesser aufweisenden Turbinenantriebswelle und eine Hoch­ geschwindigkeitsturbine mit weniger Stufen. Jedoch hat ein Getriebe und damit verbundene Zubehörteile eine signifikante Vergrößerung der Komplexität und des Gewichtes des Triebwerkes zur Folge, wodurch mehrere Abstützungen erforderlich waren, die insbesondere bei der Montage und Demontage störten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gasturbinentriebwerk der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein kompakter und montagefreundlicher Aufbau erhalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung und durch sie erzielbare Vorteile werden nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht von einem gegenläufig umlaufenden, getriebelosen Front- Fan-Triebwerk mit hohem Bypaß-Verhältnis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2A u. 2B zeigen gemeinsam eine genauere Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Gasturbinentriebwerks.
Fig. 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10 gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung. Das Triebwerk 10 enthält eine mitt­ lere Längsachse 12 und einen ringförmigen Mantel 14, der koaxial um die Achse 12 angeordnet ist. Wie im folgenden näher erläutert wird, ist der Mantel 14 nicht tragend in dem Sinne, daß er irgendeine der Triebwerkskomponenten trägt bzw. haltert. Er kann deshalb aus einem dünnen Metallblech hergestellt werden, wie beispielsweise Aluminium und/oder einem Verbundmaterial.
Das Triebwerk 10 enthält weiterhin einen Kerngasgenerator, der als Kerntriebwerk 16 bezeichnet wird. Ein derartiger Kerngene­ rator enthält einen Verdichter bzw. Kompressor 18, einen Bren­ ner bzw. eine Brennkammer 20 und eine Hochdruckturbine 22, die ein- oder mehrstufig sein kann. Das Kerntriebwerk ist modular bzw. als Modul aufgebaut in dem Sinne, daß es eine einzige Ein­ heit ist und unabhängig, getrennt von den anderen Teilen der Gasturbine ausgewechselt werden kann. Alle Teile des Kerntrieb­ werks 16 sind koaxial um die Längsachse 12 des Triebwerks 10 in einer axialen Reihenströmungsanordnung angeordnet. Eine ringförmige Antriebswelle 24A und 24B verbindet den Verdichter 18 und die Hochdruckturbine 22 fest miteinander.
Das Kerntriebwerk ist auf einem Hauptstützrahmen gehaltert, der eine stationäre vordere Rahmenstütze 30 und eine hintere Rahmenstütze 32 aufweist. Diese Rahmenstützen 30 und 32 haltern auch die anderen Teile des Triebwerks. Die Triebwerkskompo­ nenten hängen nicht von dem äußeren Mantel 14 herab, wodurch der Mantel 14 ein nicht-strukturelles bzw. nicht-tragendes Element sein kann. Das Gasgenerator-Kerntriebwerk 16 erzeugt die Verbrennungsgase. Verdichtete Luft aus dem Verdichter 18 wird mit Brennstoff in der Brennkammer 20 gemischt und gezün­ det, um dadurch die Verbrennungsgase zu erzeugen. Ein Teil der Arbeit aus diesen Gasen wird durch die Hochdruckturbine 22 entnommen, die den Verdichter 18 antreibt. Die restlichen Verbrennungsgase werden von dem Kerntriebwerk 16 des Gasgene­ rators zur Leistungsturbine 34 geleitet.
Die Leistungsturbine 34 enthält einen ersten äußeren, ringför­ migen Trommelrotor 36, der an der hinteren Rahmenstütze 32 drehbar angebracht ist. Der Rotor 36 enthält mehrere erste Turbinenschaufelreihen 38, die von diesem radial nach innen ragen und mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind.
Die Leistungsturbine 34 enthält ferner einen zweiten inneren, ringförmigen Trommelrotor 40, der radial innen von dem ersten, äußeren Rotor 36 und den ersten Schaufelreihen 38 angeordnet ist. Der zweite Rotor 40 enthält mehrere zweite Turbinenschau­ felreihen 42, die sich von dort radial nach außen erstrecken und mit axialem Abstand angeordnet sind.
Eine umlaufende Rahmenstütze 44 bildet die Halterung für den äußeren Turbinenrotor 36 und die Schaufeln 38. Diese Halterung wird ihrerseits durch die hintere stationäre Rahmenstütze 32 getragen. Von der Stütze 44 geht eine innere Welle 46 aus. Eine äußere, koaxiale Welle 48 ist mit dem zweiten inneren Rotor 40 verbunden. Zwischen den umlaufenden Wellen 46 und 48 sind Differentiallagersätze 50 und 52 angeordnet.
Das Kerntriebwerk 16 mit seiner Hochgeschwindigkeitsrotation bildet eine getrennte, modulare Einheit mit ihren eigenen Hochgeschwindigkeitslagern. Deshalb können die Differential­ lager, die die Wellen 46 und 48 haltern, Lager für kleine Drehzahlen sein. Die Differentiallageranordnung kann ein Lager enthalten, das durch das andere gehaltert wird.
Jede der ersten und zweiten Turbinenschaufelreihen 38, 42 weist mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Turbinenschaufeln auf, wobei die ersten Schaufelreihen 38 abwechselnd und im Ab­ stand zu den zweiten Schaufelreihen 42 angeordnet sind. Die Schaufeln der zwei Rotoren sind ineinander verschachtelt und wechseln miteinander ab. Durch die Schaufelreihen 38 und 42 strömende Verbrennungsgase treiben die ersten und zweiten Ro­ toren 36,40 in entgegengesetzten Drehrichtungen an. Somit lau­ fen auch die Wellen 46 und 48 in entgegengesetzten Drehrichtun­ gen um. Die Wellen 46,48 sind koaxial angeordnet zur Längsachse 12 des Triebwerkes 10 und erstrecken sich nach vorne durch den Kernabschnitt 16.
An dem vorderen Abschnitt des Triebwerkes ist ein Frontfan-Ab­ schnitt 54 vorgesehen. Ein äußerer Fan-Kanal oder eine Verklei­ dung 56 umgibt ringförmig den Fan-Abschnitt 54. Das Gehäuse bzw. die Gondel 56 wird durch Streben 58 gehaltert, die von dem Hauptstützrahmen 30 ausgehen.
Der Bläser- bzw. Fan-Abschnitt 54 enthält eine erste Fan-Schau­ felreihe 60, die mit einem vorderen Ende der inneren gegenläufig umlaufenden Welle 46 verbunden ist, die sich zwischen der Turbi­ ne und den Fan-Abschnitten erstreckt. Der Fan-Abschnitt 54 weist auch eine zweite Fan-Schaufelreihe 62 auf, die mit dem vorderen Ende der inneren Antriebswelle 48 verbunden ist, die sich auch zwischen der Turbine und den Fan-Abschnitten erstreckt. Jede der ersten und zweiten Fan-Schaufelreihen 60 und 62 weist mehrere, auf dem Umfang im Abstand angeordnete Fan-Schaufeln auf. Die Fan-Schaufelreihen 60 und 62 sind gegenläufig umlaufend, was für einen relativ hohen Fan-Wirkungsgrad und Antriebswirkungs­ grad bei im allgemeinen niedriger absoluter Spitzengeschwindig­ keit an jeder Fan-Schaufelreihe sorgt. Die Fan-Schaufelreihen 60 und 62 erstrecken sich radial nach außen zum Fan-Kanal 56 und im wesentlichen über den gesamten Luftströmungskanal zwi­ schen dem Triebwerksmantel und der Verkleidung 56. Die Vorder- und/oder Hinterkanten der Fan-Schaufeln können entweder ge­ krümmt oder nicht gekrümmt sein.
Es sei darauf hingewiesen, daß die gegenläufig umlaufende Fan- Schaufelreihe 62 dazu dient, die Wirbel- oder Umfangskomponente der Luft zu beseitigen, die durch die gegenläufig umlaufende Fan-Schaufelreihe 60 herbeigeführt wird. Auf diese Weise sind die Streben 58 keine Auslaßführungsschaufeln in dem Sinne, daß durch die Streben keine Verwirbelung beseitigt zu werden braucht. Deshalb ist nur eine relativ kleine Anzahl von Streben 58 er­ forderlich, um die Gondel 56 zu haltern. Üblicherweise sind nur sechs oder acht Fan-Rahmenstreben notwendig im Vergleich zu et­ wa vierzig Streben, wo diese Streben auch die Verwirbelung aus der Luft beseitigen müssen.
Die Streben 58 sind axial vor dem Kerntriebwerk 16 angeordnet. Dies gestattet eine Halterung des Triebwerks an einer Stelle, die sich so nahe wie möglich an den Fan-Schaufelreihen 60 und 62 befindet.
Das Triebwerk 10 weist ferner einen Booster- bzw. Zusatzver­ dichter 64 auf. Der Booster-Verdichter 64 enthält einen ersten ringförmigen Rotor 66, der auch als das Einlaßende der Haupt­ strömungsbahn durch das Triebwerk dient. Mehrere erste Verdich­ terschaufelreihen 68 erstrecken sich von dem Rotor 66 radial nach innen und sind axial im Abstand zueinander angeordnet. Der Booster-Verdichter 64 enthält ferner einen zweiten ringförmigen Rotor 70, der innen von dem Rotor 66 angeordnet ist und mehre­ re zweite Verdichterschaufelreihen 72 aufweist, die von dort radial nach außen ragen und im Abstand zueinander angeordnet sind. Die ersten und zweiten Verdichterschaufelreihen 68,72 sind miteinander verschachtelt und laufen entgegengesetzt zu­ einander um. Der Rotor 66 ist an der Fan-Schaufelreihe 62 und auch an einem vorderen Ende der äußeren Welle 48 befestigt. In ähnlicher Weise ist der Rotor 70 an der Fan-Schaufelreihe 60 und an dem Vorderende der inneren Welle 46 befestigt.
Jede der ersten und zweiten Verdichterschaufelreihen 68, 72 weist mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Verdich­ terschaufeln auf, wobei die Schaufelreihen miteinander abwech­ seln. Die Verdichterschaufelreihen 68 und 72 sind gegenläufig umlaufend und in dem Strömungskanal angeordnet, der zu dem Hauptkerntriebwerk 16 führt.
Der gegenläufig umlaufende Booster-Verdichter 64 sorgt für einen wesentlichen Druckanstieg der Luft, die in das Kerntriebwerk 16 eintritt. Ein Vorteil dafür, daß die Fan-Schaufelreihe und die Verdichterschaufelreihen durch die gleiche Antriebswelle angetrieben werden, besteht darin, daß die Energie aus der Lei­ stungsturbine 34 optimal herausgezogen wird. Wenn die Booster- Verdichterstufen nicht durch die Leistungsturbine und den Wellen 46 und 48 angetrieben würden, wären ein getrennter Verdichter mit einer zusätzlichen Welle und einer Antriebsturbine erfor­ derlich. Wenn ferner die Booster-Verdichterstufen nicht vorhan­ den wären, würde das Triebwerk in seinem Gesamtdruckverhältnis begrenzt sein, woraus ein schlechterer Wirkungsgrad resultieren würde. Der umlaufende Booster gibt einen ausreichenden Druckan­ stieg trotz der langsamen Fan-Geschwindigkeit. Dadurch, daß die Verdichterschaufelreihen 68 und 72 gegenläufig umlaufen, ist eine kleinere Anzahl an Verdichterschaufelreihen möglich als erforderlich wären für einen einzigen Verdichter kleiner Dreh­ zahl, der von nur einer Welle angetrieben wird.
An dem Vorderende der Wellen 46 und 48 sind in ähnlicher Weise zwei Lagersätze 74 und 76 vorgesehen, von denen der Lagersatz 76 ein Differential ist. Auch diese haltern nicht das Hochge­ schwindigkeitslager, um das das Kerntriebwerk umläuft. Ein rotierender Rahmen 80 ist vorgesehen, um die hinteren Fan- Schaufeln 62 und auch das äußere Booster-Gehäuse und -Schaufeln zu haltern. Der rotierende Rahmen 80 ist seinerseits durch den stationären Rahmen gehaltert. Eine Reihe von Dichtungen 78 sind auf geeignete Weise vorgesehen, um die Strömung innerhalb der Triebwerksströmungskanäle zu halten.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Positionierung des Booster-Verdichters 64. Um den Lärm zu vermindern, der aus den Fan-Schaufelabschnitten 60 und 62 resultiert, muß ein ausrei­ chender Abstand zwischen den Schaufelabschnitten vorgesehen sein. Der Abstand sollte vorzugsweise das eineinhalbfache und mehr von der Luftsehnenlänge der ersten Schaufel 60 betragen. Es sollte auch ein Abstand zwischen dem hinteren Schaufelab­ schnitt 62 und den Streben 58 bestehen. Vorzugsweise sollte dieser Abstand etwa eine Sehnenlänge betragen.
Dementsprechend wird der axiale Abstand zwischen den Fan-Schau­ felabschnitten 60 und 62 zur Positionierung der gegenläufig um­ laufenden Booster-Schaufeln 68 und 72 verwendet. Der Booster ist innerhalb der Länge der Fan-Abschnitte enthalten und parallel zu der Luftströmung angeordnet.
Fig. 2A und 2B zeigen zusammen eine detailliertere Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Gasturbinentriebwerks. Gleiche Teile in den Fig. 2A und 2B sind mit gleichen Bezugszahlen ver­ sehen. Es sind jedoch einige zusätzliche Merkmale in den Fig. 2A und 2B gezeigt, und diese werden nachfolgend näher erläu­ tert.
Entlang der Strömungsbahn durch das Triebwerk und hinter dem Booster-Verdichter 64 ist der rotierende Schaufelrahmen 80 angeordnet. Der Schaufelrahmen ist mit dem äußeren Rotor 66 ver­ bunden und läuft zusammen mit den Booster-Verdichterschaufeln 68 um. Durch Einschließen der vorderen Fan-Schaufeln 60 kann der Booster-Verdichter als ein sechsstufiger Booster verstanden werden, wobei die Booster-Abschnitte der einen Schaufelreihe mit dem Buchstaben a und die Booster-Abschnitte der anderen Schaufelreihe mit dem Buchstaben b bezeichnet sind. Die hinte­ re Fan-Schaufelreihe 62 ist in der Bypaß-Strömung, aber nicht in der Hauptkern-Luftströmung angeordnet.
Es sind Abzweigklappen 82 vorgesehen, um den Druck entlang der Strömungsbahn einzustellen. Das Druckverhältnis für den Booster-Abschnitt 64 ist größer als das Fan-Druckver­ hältnis, und die Abzweigklappen dienen dazu, die Strömungsab­ rißgrenze für die Booster zu steuern. Auf diese Weise kann ein größeres Gesamtdruckverhältnis erreicht werden. Wenn die Ab­ zweigklappen geöffnet sind, tritt die Luft hinter dem Fan bzw. Gebläse aus. Die Pumpcharakteristiken des Niederdruck-Boosters und die Pumpcharakteristiken des Kerntriebwerks sind nicht die gleichen. Sie sind bei hoher Drehzahl angepaßt, bei der das Triebwerk normalerweise läuft. Bei niedriger Drehzahl ist es jedoch nicht notwendig, den Druck zu entspannen, so daß kein Rückdruck auftritt, wo es zum Strömungsabriß kommen würde. Die Klappen öffnen, um den Druck bei kleiner Drehzahl und bei Leer­ laufdrehzahl zu entspannen, so daß kein Strömungsabriß (Stall) an den Boostern auftritt.
Die stationären Rahmenstützen 30 am Vorderende und 32 am Hinterende weisen feste Arme auf, die von dort ausgehen und das Kerntriebwerk 16 stützen. In ähnlicher Weise ist die Leistungs­ turbine 34 von der stationären Rahmenstütze am Hinterende gehaltert, und die Fan- und Booster-Abschnitt 54 und 64 sind durch die vordere stationäre Rahmenstütze 30 gehaltert. Das Kerntriebwerk rotiert in einem Zweilagersatz, der das vordere Lager 26 und das hintere Lager umfasst.
Die Triebwerkskomponenten sind alle durch die zwei stationären Rahmenstützen 30 und 32 und das äussere Gehäuse des Kerntrieb­ werks 16 gehaltert. Der äussere Mantel oder die Verkleidung 14 ist deshalb nicht-tragend. Das endseitige Abgas-System 84 rotiert mit der welle 46. Auf diese Weise braucht es nicht durch den äusseren Mantel gehaltert zu werden. Wenn es jedoch gewünscht ist, könnte die Enddüse abgetrennt sein und eine strukturelle Halterung könnte zwischen dem äusseren Mantel 14 und dem endseitigen Abgas-System eingefügt sein. In diesem Fall würde es jedoch notwendig sein, den Mantel 14 mit tragender Festigkeit zu versehen.
Das Kerntriebwerk selbst kann beispielsweise das GE/NASA E3- Kerntriebwerk sein, dessen Spezifikationen allgemein verfügbar sind. Da jedoch das Kerntriebwerk eine integrale Einheit in sich selbst ist, ist es möglich, dieses Triebwerk gegen andere Triebwerke auszutauschen, beispielsweise das CF6-Kerntriebwerk oder das CFM 56-Kerntriebwerk oder andere.
Um eine Schubumkehr zu erreichen, kann eine übliche Schubum­ kehreinheit in das System eingeschlossen sein. Alternativ kann ein bekannter Mechanismus mit variabler Steigung vorgesehen und in das System inkorporiert sein.
Üblicherweise rotieren die Fans bzw. Bläser mit im wesentlichen glei­ chen Drehzahlen und können durch bekannte Techniken eingestellt werden, um die Drehzahlen auf die gewünschten Werte zu bringen.
Das vorstehend beschriebene Triebwerk verwendet gegenläufig ro­ tierende Front-Fans, die durch eine gegenläufig umlaufende Tur­ bine angetrieben werden. Die Fan- bzw. Bläser-Rotoren enthalten Booster- bzw. Zusatzverdichterstufen, die dazu verwendet werden, für eine Überladung des Kerntriebwerks zu sorgen. Die Anzahl an Booster-Verdichterstufen hängt von dem Grad der gewünschten Überladung ab. Die Anzahl und Größe der gegenläufig umlaufenden Turbinenstufen hängt von dem Energiebedarf und dem gewünschten Wirkungsgrad ab.
Das Kerntriebwerk kann so ausgelegt sein, daß es veränderlichen Bedürfnissen und Scheibenbohrungs-Be­ anspruchungswerten genügt.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Triebwerk getriebe­ los ist und trotzdem ein Front-Fan-Triebwerk mit sehr hohem Bypaß-Verhältnis erhalten wird, das für eine Verkleinerung des spezifischen Brennstoffverbrauchs ohne die Komplexität des Getriebes und der entsprechenden Zubehörteile sorgen kann. Durch Verwendung eines derartigen gegenläufig umlaufenden, getriebelosen Front-Fan-Triebwerks, das ein hohes Bypaß-Ver­ hältnis aufweist, mit einem äußeren Kanal können hohe Bypaß- Verhältnisse von 10 bis 20 und Leistungen von 75000 PS und mehr erreicht werden.

Claims (9)

1. Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Roto­ ren, das ein von einem ringförmigen Mantel (14) umgebenes Kern­ triebwerk (16), das einen Kern-Verdichter (18), eine Brennkam­ mer (20) und eine Turbine (22) aufweist, zum Erzeugen von Ver­ brennungsgasen, eine Leistungsturbine (34) mit ersten und zwei­ ten gegenläufig umlaufenden Turbinenschaufelreihen (38, 42), die erste und zweite Antriebswellen (46, 48) in Drehung verset­ zen, einen Booster- bzw. Zusatzverdichter (64), der wenigstens eine erste Verdichterschaufelreihe (68), die mit der ersten An­ triebswelle (46) verbunden ist, und wenigstens eine zweite Ver­ dichterschaufelreihe (72) aufweist, die mit der zweiten An­ triebswelle (48) verbunden ist, und einen Fan-Abschnitt (54) enthält, der eine vordere Fan-Schaufelreihe (60), die mit der ersten Antriebswelle (46) verbunden ist, und eine hintere Fan- Schaufelreihe (62) aufweist, die mit der zweiten Antriebswelle (48) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kerntriebwerk (16) zwischen zwei im Abstand angeordne­ ten, ringförmigen, stationären vorderen und hinteren Rahmen­ stützen (30, 32) gehaltert ist,
der Kerntriebwerks-Mantel (14) nicht-tragend ist,
die Leistungsturbine (34) stromabwärts von der hinteren Rahmenstütze (32) angeordnet und von dieser gehaltert ist und
der Fan-Abschnitt (54) stromaufwärts von der vorderen Rah­ menstütze (30) angeordnet und von dieser gehaltert ist.
2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vorderen und hinteren Fan-Schaufelreihen (60, 62) in einem axialen Abstand von etwa dem ein- bis zweifachen der Luftsehnenlänge des äusseren Abschnitts der vorderen Schau­ feln angeordnet sind.
3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein äusserer Fan-Mantel (56) die vorderen und hinteren Fan-Schaufelreihen (60, 62) umgibt und durch mehrere radiale Streben (58) hinter der hinteren Schaufelreihe (62) in einem axialen Abstand von etwa einer Sehnenlänge der hinteren Fan-Schaufeln gehaltert ist.
4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß etwa 6 bis 8 Fan-Rahmenstreben (58) vorgesehen sind.
5. Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufender Schaufelrahmen (80) entlang der Hauptströmungsbahn zwischen dem Booster-Verdichter (64) und dem Kerntriebwerk (16) angeordnet ist und in bezug auf die hinterste Verdichterschaufelreihe gegenläufig rotiert.
6. Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Booster-Verdichter (64) und dem Kerntriebwerk (16) Abzweigklappen (82) angeordnet sind zum Entspannen der Druckdifferenz und zum Steuern der Strömungsabrissgrenze auf dem Booster-Verdichter (64).
7. Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes Abgas-System (84) für eine Rotation mit einer der Turbinenschaufelreihen (38, 42) verbunden ist.
8. Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochgeschwindigkeits-Lager­ system für eine Drehbefestigung des Kerntriebwerks (16) an den Rahmenstützen (30, 32) und ein Niedergeschwindigkeits-Differen­ tial-Lagersystem für eine Drehbefestigung der Leistungsturbine (34), des Fan-Abschnitts (54) und des Booster-Verdichters (64) an den Rahmenstützen (30, 32) vorgesehen sind.
9. Gasturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmung durch ein ring­ förmiges Teil (66) gebildet ist, das mit einer der Reihen der Booster-Verdichterschaufeln umläuft.
DE3728437A 1986-08-29 1987-08-26 Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren Expired - Lifetime DE3728437C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US90234186A 1986-08-29 1986-08-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3728437A1 DE3728437A1 (de) 1988-03-03
DE3728437C2 true DE3728437C2 (de) 2002-01-31

Family

ID=25415717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3728437A Expired - Lifetime DE3728437C2 (de) 1986-08-29 1987-08-26 Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2927790B2 (de)
DE (1) DE3728437C2 (de)
FR (1) FR2603343B1 (de)
GB (1) GB2194593B (de)
IT (1) IT1222555B (de)
SE (1) SE464718B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008005163A1 (de) 2008-01-19 2009-08-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flugtriebwerk
EP3963190B1 (de) * 2019-04-30 2023-03-15 Safran Aircraft Engines Verbesserte architektur einer turbomaschine mit gegenläufiger turbine

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3812027A1 (de) * 1988-04-11 1989-10-26 Mtu Muenchen Gmbh Propfan-turbotriebwerk
US4976102A (en) * 1988-05-09 1990-12-11 General Electric Company Unducted, counterrotating gearless front fan engine
US5010729A (en) * 1989-01-03 1991-04-30 General Electric Company Geared counterrotating turbine/fan propulsion system
US5443590A (en) * 1993-06-18 1995-08-22 General Electric Company Rotatable turbine frame
AU3276397A (en) * 1996-06-28 1998-01-21 Hiroyasu Tanigawa Combined steam and gas turbine engine
DE19824421A1 (de) 1998-05-30 1999-12-02 Bmw Rolls Royce Gmbh Gehäuseausbildung an einer Gasturbine
US6666017B2 (en) * 2002-05-24 2003-12-23 General Electric Company Counterrotatable booster compressor assembly for a gas turbine engine
US6684626B1 (en) * 2002-07-30 2004-02-03 General Electric Company Aircraft gas turbine engine with control vanes for counter rotating low pressure turbines
FR2866073B1 (fr) * 2004-02-11 2006-07-28 Snecma Moteurs Turboreacteur ayant deux soufflantes contrarotatives solidaires d'un compresseur a basse pression contrarotatif
US7950220B2 (en) * 2006-06-19 2011-05-31 United Technologies Corporation Turbine engine compressor
US10961850B2 (en) * 2017-09-19 2021-03-30 General Electric Company Rotatable torque frame for gas turbine engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3507035A1 (de) * 1984-03-02 1985-09-12 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Gasturbinentriebwerk

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2404767A (en) * 1941-10-28 1946-07-23 Armstrong Siddeley Motors Ltd Jet propulsion plant
GB586570A (en) * 1943-03-18 1947-03-24 Karl Baumann Improvements in internal combustion turbine plant for propulsion
US3903690A (en) * 1973-02-12 1975-09-09 Gen Electric Turbofan engine lubrication means
US3861139A (en) * 1973-02-12 1975-01-21 Gen Electric Turbofan engine having counterrotating compressor and turbine elements and unique fan disposition
GB2061389B (en) * 1979-10-23 1983-05-18 Rolls Royce Rod installation for a gas turbine engine
NL8303401A (nl) * 1982-11-01 1984-06-01 Gen Electric Aandrijfturbine voor tegengesteld draaiende propellers.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3507035A1 (de) * 1984-03-02 1985-09-12 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Gasturbinentriebwerk

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008005163A1 (de) 2008-01-19 2009-08-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flugtriebwerk
DE102008005163B4 (de) * 2008-01-19 2009-12-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flugtriebwerk
EP3963190B1 (de) * 2019-04-30 2023-03-15 Safran Aircraft Engines Verbesserte architektur einer turbomaschine mit gegenläufiger turbine

Also Published As

Publication number Publication date
SE464718B (sv) 1991-06-03
GB2194593A (en) 1988-03-09
DE3728437A1 (de) 1988-03-03
IT1222555B (it) 1990-09-05
JP2927790B2 (ja) 1999-07-28
JPS63134817A (ja) 1988-06-07
GB8716113D0 (en) 1987-08-12
IT8721739A0 (it) 1987-08-28
GB2194593B (en) 1991-05-15
SE8703275L (sv) 1988-03-01
SE8703275D0 (sv) 1987-08-24
FR2603343A1 (fr) 1988-03-04
FR2603343B1 (fr) 1994-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60303180T2 (de) Fluggasturbine mit gegenläufigen Niederdruckturbinen variabler Drehmomentaufteilung, gegenläufigen Fans und nachgeschaltetem in eine Richtung drehenden Niederdruckverdichter
DE4122008C2 (de)
DE60316513T2 (de) Fluggasturbinentriebwerk mit Kontrolleitschaufel für gegenläufige Niederdruckturbine
DE602005000610T2 (de) Gasturbinenvorrichtung
DE3943104B4 (de) Axialströmungs-Gebläsestrahltriebwerk mit hohem Bypass-Verhältnis mit gegenrotierenden Turbinenschaufelsätzen
EP0337272B1 (de) Propfan-Turbotriebwerk
DE60300804T2 (de) Fluggasturbine mit nicht ineinandergreifenden gegenrotierenden Niederdruckturbinen in Tandemanordnung
DE3933776C2 (de)
DE2141265A1 (de) Gasturbine
DE3614157C2 (de) Gasturbinentriebwerk mit gegenläufigen Propellern
DE3338456A1 (de) Gasturbinentriebwerk
DE2406303A1 (de) Turbogeblaesetriebwerk mit gegenlaeufigen verdichter- und turbinenelementen und neuartiger geblaeseanordnung
DE3728437C2 (de) Gasturbinentriebwerk mit gegenläufig umlaufenden Rotoren
DE4015732C2 (de) Verfahren zum Umwandeln eines Flugzeug-Turbofan-Triebwerks in ein Triebwerk für einen nicht-flugtechnischen Zweck und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2454054A1 (de) Innentriebwerk bzw. gasgenerator fuer gasturbinentriebwerke
EP3591237B1 (de) Strukturbaugruppe für einen verdichter einer strömungsmaschine
DE102020103776A1 (de) Getriebe-Gasturbinentriebwerk
DE102020103780A1 (de) Getriebe-Gasturbinentriebwerk
DE102018113753A1 (de) Planetengetriebe und Gasturbinentriebwerk
DE102020115579A1 (de) Gasturbinentriebwerk mit hocheffizientem fan
DE3941852A1 (de) Propfantriebwerk mit zwei entgegengesetzt drehenden fanrotoren
DE3728436A1 (de) Gegenlaeufiges turbofantriebwerk mit hohem bypass-verhaeltnis
DE2018077A1 (de) Gasturbinenmanteistromtriebwerk
DE102020113051A1 (de) Gasturbinentriebwerk
DE102019131077A1 (de) Getriebeturbofan-Triebwerk

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: ROEGER UND KOLLEGEN, 73728 ESSLINGEN