DE4008433A1 - Ueberschallverbrennungs-staustrahltriebwerksbrenner und verfahren zum betreiben desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Scramjet- oder Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner für ein Überschallflugzeug und betrifft insbesondere einen Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner, der ei­ nen verbesserten Brennerwirkungsgrad hat, sowie ein Verfah­ ren zum Betreiben desselben, welches die Brennerleistung optimiert.

Die Theorie der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerke ist zwar seit vielen Jahren bekannt und Überschallbrenner sind zwar im Labor getestet worden, bislang dürfte jedoch kein Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk jemals er­ folgreich geflogen worden sein. Jüngste Fortschritte in der Technologie, beispielsweise bei den hochwarmfesten Werk­ stoffen, haben die Möglichkeit geschaffen, Überschallver­ brennungs-Staustrahltriebwerke in der nächsten Hochge­ schwindigkeitsflugzeuggeneration zu realisieren. Solche Flugzeuge werden in der Lage sein, mit Hyperschallgeschwin­ digkeiten (das heißt Geschwindigkeiten mit Mach-Zahlen von mehr als etwa 5,5) zu fliegen. Hyperschallflugzeuge sind bereits vorgeschlagen worden, die mit Überschallverbren­ nungs-Staustrahltriebwerken versehen sind, damit sie hohe Mach-Zahlen erreichen. Nachdem ein solches Flugzeug eine ausreichende Geschwindigkeit durch irgendeine andere Vor­ triebseinrichtung (bei der es sich um ein Turbinenluft­ strahltriebwerk handeln kann) erreicht hat, übernimmt ein Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk den Antrieb des Flugzeuges mit hohen Mach-Zahlen (üblicherweise zwischen Mach 6 und Mach 20). Solche hohen Mach-Zahlen können durch irgendeinen anderen bekannten Typ von luftatmendem Trieb­ werk nicht erreicht werden.

Ein übliches Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk weist einen Brenner mit einer Kammer auf, in der ein Brenn­ stoff-Luft-Gemisch, das sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, verbrannt wird, und wenigstens eine Brennstoffein­ spritzvorrichtung, welche Brennstoff, der sich mit Über­ schall bewegt (zum Beispiel unter Druck stehenden Wasser­ stoff), in die Kammer leitet. Das Triebwerk weist außerdem einen Lufteinlaß auf, der verdichtete, sich mit Überschall bewegende Luft der Brennkammer zuführt, und eine Schubdüse, die die brennenden Gase aus der Brennkammer hinausleitet, um Triebwerksschub zu erzeugen. Die Brennstoffeinspritzvor­ richtungen sind die Düsenteile des Brenners, dem Brennstoff durch ein Brennstoffsystem zugeführt wird, das Tanks, Pum­ pen und Leitungen umfassen kann.

Ein wichtiges Bauteil des Überschallverbrennungs-Stau­ strahltriebwerks ist dessen Brenner. Der grundlegende Über­ schallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach der Li­ teratur weist einen sich in Längsrichtung erstreckenden, rechteckigen Kanal auf, der die Brennkammer bildet. Die Brennstoffeinspritzvorrichtungen des Brenners spritzen Brennstoff in die Brennkammer über Öffnungen in den beiden einander gegenüberliegenden größeren Wänden des Kanals ein. Die sich in Längsrichtung bewegende Luft aus dem Trieb­ werkseinlaß und der üblicherweise in Längsrichtung oder quer eingespritzte Brennstoff aus den Brennstoffeinspritz­ vorrichtungen vermischen sich in der Brennkammer. In dem Fall von Wasserstoffbrennstoff wird das Brennstoff-Luft-Ge­ misch in der Brennkammer eine Temperatur und einen Druck haben, die hoch genug sind, um den Brennstoff zur Selbst­ zündung zu bringen.

Der Wirkungsgrad des Verbrennens innerhalb des Brenners hängt zum Teil davon ab, wie gut sich die Luft und der Brennstoff vermischen. Zum Fördern der Vermischung weist ein in der Literatur beschriebener Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenner eine abgewinkelte Brennstoff­ einspritzung auf, was bedeutet, daß der eingespritzte Brennstoff nicht parallel oder rechtwinkelig zu der sich in Längsrichtung bewegenden Luft ist. Eine weitere in der Li­ teratur beschriebene Lösung zum Fördern einer besseren Brennstoff-Luft-Vermischung und einer besseren Verbren­ nungsstabilität beinhaltet eine nach hinten weisende Stufe in einer der größeren Wände mit (oder ohne) zusätzliche ab­ gewinkelte Brennstoffeinspritzung am Ort der Stufe. Ein weiterer Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbren­ ner, der in der Literatur nicht näher beschrieben ist, weist eine nach hinten weisende Stufe in jeder größeren Wand auf, wobei die Stufen gegenseitigen Längsabstand ha­ ben.

Der Wirkungsgrad des Verbrennens innerhalb des Brenners hängt außerdem zum Teil davon ab, wie stark die Luft in dem Brennstoff-Luft-Gemisch verdichtet wird (Zunahme des stati­ schen Druckes). Je mehr die Luft verdichtet werden kann (innerhalb der Temperaturgrenze, bei der die Luft dissozi­ iert), bevor das Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, umso besser werden der Wirkungsgrad und die Leistung des Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerks sein. Die Luft­ verdichtung, die in der Literatur beschrieben ist, ist durch den rechteckigen, trichterartigen Einlaßteil des Triebwerks erreicht worden, der von dem Triebwerksein­ laßeingang, wo die Triebwerkseinlaßöffnung am größten ist, zu dem Triebwerkseinlaßhals, wo die Triebwerkseinlaßöffnung am kleinsten ist, führt. Der Einlaß eines Überschallver­ brennungs-Staustrahltriebwerks kann in der Geometrie fest oder verstellbar sein. In der Geometrie verstellbar bedeu­ tet, daß der Triebwerkshalsquerschnitt geändert werden kann, und es gibt einen optimalen Halsquerschnitt für jede bestimmte Gruppe von Flugbedingungen, was dem Fachmann be­ kannt ist. Ein Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk mit verstellbarem Triebwerkseinlaß kann in einem größeren Bereich von Flugbedingungen und mit besserem Wirkungsgrad arbeiten als ein Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk mit festem Triebwerkseinlaß. Wenn jedoch der Einlaßhals­ querschnitt zu klein gemacht wird, wird eine Luftgrenz­ schichtinstabilität oder -drosselung (Reduzierung der Luft­ strömung auf Schallgeschwindigkeit) in dem Einlaßhals vor­ handen sein, die das Starten verhindert. Das bedeutet also, daß, wenn der Einlaß die Luft bei niedrigeren Mach-Zahlen zu sehr verdichtet (wegen eines zu kleinen Halsquer­ schnittes), das Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerk nicht gestartet werden kann.

Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrennerkonstruk­ tionen sind zwar bereits vorgeschlagen worden, welche den Brennerwirkungsgrad erhöhen, es sind jedoch keine bekannt, welche den Brennerwirkungsgrad durch Optimieren der Parame­ ter Stufenabstand, Brennstoffeinspritzwinkel und Wandab­ stand für Entwurfs(Reise)-Flugbedingungen optimieren. Au­ ßerdem sind keine Überschallverbrennungs-Staustrahltrieb­ werksbrenner bekannt, die sich an diese Parameter selbst anpassen. Das bedeutet, es sind keine bekannt, die für die­ se Parameter eine variable Geometrie haben, die ermöglicht, ihre Konfigurationen während des Überschallfluges zu än­ dern, um den optimierten Brennerwirkungsgrad während Ände­ rungen in den Flugbedingungen aufrechtzuerhalten. Änderun­ gen in den Flugbedingungen beinhalten beispielsweise Ände­ rungen in der Brennereinlaß-Mach-Zahl während der Phase ei­ nes Fluges, in welcher auf Reisefluggeschwindigkeit be­ schleunigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerk mit verbessertem Verbrennungswirkungs­ grad für Entwurfsflugbedingungen zu schaffen.

Weiter soll durch die Erfindung ein Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenner mit variabler Geometrie ge­ schaffen werden, der seine Konfiguration während des Über­ schallfluges ändern kann, um einen besseren Verbrennungs­ wirkungsgrad für von den Entwurfsflugbedingungen abwei­ chende Flugbedingungen aufrechtzuerhalten.

Ferner soll durch die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen verstellbaren Überschallverbrennungs-Stau­ strahltriebwerksbrenners zum Optimieren des Verbrennungs­ wirkungsgrades über einem Bereich von Flugbedingungen ge­ schaffen werden.

Die hier beschriebene Erfindung schafft einen Überschall­ verbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner, der eine erste und eine zweite Wand hat, die gegenseitigen Abstand aufwei­ sen, sich insgesamt gegenüberliegen und sich insgesamt in Längsrichtung erstrecken, wobei jede Wand eine nach hinten weisende Stufe hat und wobei die Stufe der zweiten Wand mit Längsabstand von und hinterhalb der nach hinten weisenden Stufe der ersten Wand angeordnet ist. Der Überschallver­ brennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach der Erfindung, der für den Stufenabstandsparameter optimiert ist, hat den Längsabstand zwischen den nach hinten weisenden Stufen ins­ gesamt zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert. Bei dem Minimalwert wird der Stoß von der Stufe der ersten Wand aus bei der Entwurfseinlaß-Mach-Zahl und dem Entwurfs- Brennstoff-Luft-Verhältnis des Überschallverbrennungs-Stau­ strahltriebwerksbrenners auf die zweite Wand in der Nähe und in Längsrichtung vorderhalb der nach hinten weisenden Stufe der zweiten Wand auftreffen. Bei dem Maximalwert wird der Stoß von der Stufe der ersten Wand aus bei der Entwurfseinlaß-Mach-Zahl und dem Entwurfs-Brennstoff-Luft- Verhältnis des Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerks­ brenners an der zweiten Wand und dann an der Trennlinie, die von der in Längsrichtung vorderen Stufe ausgeht, als ein Expansionsfächer reflektiert, dessen Anfangsexpansions­ welle auf die zweite Wand in der Nähe und in Längsrichtung vorderhalb der nach hinten weisenden Stufe der zweiten Wand auftreffen wird. Die Trennlinie ist eine Linie oder Zone, welche den Überschalluftstrom von einem Luftstrom mit sehr niedriger Geschwindigkeit trennt.

In einer weiteren Ausführungsform hat der Überschallver­ brennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach der Erfindung eine variable Geometrie zum Verändern des Stufenabstandspa­ rameters, wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist zum Verän­ dern des Längsabstands zwischen den nach hinten weisenden Stufen während des Überschallfluges.

Außerdem wird ein Verfahren geschaffen zum Betreiben des Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenners nach der Erfindung mit Bezug auf den Stufenabstandsparameter, welches beinhaltet, eine Änderung in irgendeiner der Ein­ gangsbedingungen Einlaß-Mach-Zahl und des Brennstoff-Luft- Verhältnis abzufühlen und den Längsabstand zwischen den nach hinten weisenden Stufen so zu verändern, daß er ins­ gesamt zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert, die oben beschrieben sind, gehalten wird.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich insgesamt gegen­ überliegende und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckende Wände, wobei wenigstens eine der Wände eine nach hinten weisende Stufe hat und wobei der Brenner außerdem eine Brennstoffeinspritzvorrichtung hat, die nahe der Stufe angeordnet ist, wobei bei dem Überschallverbrennungs-Stau­ strahltriebwerksbrenner nach der Erfindung, optimiert für den Brennstoffeinspritzwinkel, der Winkel, den die Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung mit der Längsachse bildet, bei der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner-Ent­ wurfseinlaß-Mach-Zahl und dem Entwurfs-Brennstoff-Luft-Ver­ hältnis insgesamt gleich dem Winkel ist, den die Trennlinie mit der Längsachse bildet. Darüber hinaus weist die Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung, die nahe der Stufe angeordnet ist, eine Vorrichtung auf, mittels welcher sich der Winkel, den die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit der Brenner­ längsachse bildet, während des Überschallfluges verändern läßt. Ein Verfahren nach der Erfindung beinhaltet mit Bezug auf den Brennstoffeinspritzwinkel das Abfühlen einer Ände­ rung in irgendeinem der Eingangsbedingungen Einlaß-Mach- Zahl und Brennstoff-Luft-Verhältnis und das Verändern des Brennstoffeinspritzwinkels derart, daß der Winkel, den die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit der Längsachse bildet, insgesamt gleich dem Winkel gehalten wird, den die Trennlinie mit der Längsachse bildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner ein Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrennergehäuse auf, das zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich ins­ gesamt gegenüberliegende und sich insgesamt in Längsrich­ tung erstreckende Wände hat. Wenigstens eine der Wände hat eine nach hinten weisende Stufe, einen sich insgesamt in Längsrichtung erstreckenden Vorderteil, einen Übergangsteil und einen sich insgesamt in Längsrichtung erstreckenden Hinterteil. Das vordere Ende des Vorderteils ist an dem Queraußenende der Stufe befestigt, das Queraußenende des Übergangsteils ist an dem Hinterende des Vorderteils befe­ stigt, und das Vorderende des Hinterteils ist an dem Quereinwärtsende des Übergangsteils befestigt.

Noch ein weiteres Verfahren zum Betreiben des Überschall­ verbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenners nach der Erfin­ dung beinhaltet mit Bezug auf die Wandtrennstrecke das Vor­ nehmen von Messungen der Einlaß-Mach-Zahl, des Brennstoff- Luft-Verhältnisses und des Einlaßdruckwertes während des Überschallfluges und das Verändern des Querabstands zwi­ schen dem Hinterteil der Brennergehäusewand und der Gehäu­ selängsachse während des Überschallfluges als Funktion der Messungen, so daß eine vorbestimmte axiale Verteilung des statischen Druckes und der Temperatur innerhalb des Bren­ ners insgesamt aufrechterhalten wird.

Die Erfindung bringt mehrere Vorteile mit sich. Durch das Optimieren der Längsstufentrennstrecke wird die Stoßver­ dichtung (aufgrund der Stöße, die sich an den Stufen bil­ den) für eine bessere Verbrennung optimiert. Eine zu kurze Strecke wird nicht gestatten, daß sich ein reflektierter Stoß (seiner zusätzlichen Aerothermokompression jenseits des Luftkompressionsgrenzwertes des Triebwerkseinlasses) aus dem Stoß der in Längsrichtung vorderen Stufe bilden wird, wogegen eine zu lange Strecke nichts zu der Luftver­ dichtung addieren wird, sondern die Brennerlänge und daher das Gewicht des Brenners und den Luftreibungswiderstand vergrößern wird. Durch das Optimieren des Brennstoffein­ spritzwinkels wird eine bessere Brennstoff-Luft-Vermischung gefördert, die eine wirksamere Verbrennung innerhalb eines Brenners mit kürzerer Länge gestattet. Das Verringern des Querabstands zwischen dem Hinterteil der Brennergehäuse­ wände wird den Druckwert vergrößern und die verlangte Brennstoff-Luft-Mischstrecke verringern, wodurch der Ver­ brennungswirkungsgrad verbessert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnittan­ sicht eines Überschallverbren­ nungs-Staustrahltriebwerksbrenners mit einer Vorrichtung zum Verän­ dern des Stufenabstands, des Brennstoffeinspritzwinkels und des Wandabstands,

Fig. 2 eine schematische Längsschnittan­ sicht, die die Luftströmung inner­ halb des Brennergehäuses nach Fig. 1 während des Überschallfluges zeigt,

Fig. 3 die Luftströmung um die in Längs­ richtung vordere Stufe nach Fig. 1 bei minimalem Stufenabstand und

Fig. 4 die Luftströmung um die in Längs­ richtung vordere Stufe nach Fig. 1 bei maximalem Stufenabstand.

Ein bevorzugter Überschallverbrennungs-Staustrahltrieb­ werksbrenner 10, der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt ist, weist ein rechteckiges Kanalgehäuse 12 auf, das eine Brennkammer 14 bildet und eine vordere Lufteinlaßöffnung 16, die mit dem Triebwerkseinlaß (nicht dargestellt) in Verbindung steht, und eine hintere Luftauslaßöffnung 18 hat, die mit der Triebwerksschubdüse (ebenfalls nicht dar­ gestellt) in Verbindung steht. Die Längsachse 20 des Bren­ ners wird durch eine Linie gebildet, welche die Mittel­ punkte der beiden Öffnungen (die "Massenmittelpunkte" der Öffnungen) miteinander verbindet. Das Gehäuse 12 weist zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, einander insgesamt ge­ genüberliegende und sich insgesamt in Längsrichtung erstre­ chende breitere Wände 22 und 24 auf, deren Längsränder durch schmalere Wände miteinander verbunden sind, um eine insgesamt rechteckige, kanalförmige Brennkammer zu bilden (nur eine Wand 26 der beiden schmaleren Wände ist in Fig. 1 gezeigt). Die breiteren Wände 22 und 24 weisen jeweils eine nach hinten gewandte Stufe 28 und 30 mit einem quer äußeren Ende 32 und 34 auf, obgleich in einigen Fällen der Über­ schallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nur eine einzelne Stufe erfordern kann. Jede breitere Wand 22 und 24 weist außerdem auf: einen sich insgesamt in Längsrichtung erstreckenden Vorderteil 36 und 38, der ein vorderes Ende hat, das an dem quer äußeren Ende 32 und 34 der Stufe befestigt ist, einen Übergangsteil 40 und 42, der ein quer äußeres Ende 44 und 46 hat, das an dem hinteren Ende des Vorderteils 36 und 38 befestigt ist, und einen sich insgesamt in Längsrichtung erstreckenden Hinterteil 48 und 50, der ein vorderes Ende hat, das an dem quer inneren Ende 52 und 54 des Übergangsteils befestigt ist (wobei sich das innere Ende 52, 54 zu der Längsachse 20 hin erstreckt). Die Stufen 28 und 30 sind in einem gegenseitigen Längsabstand 150 angeordnet, und die Stufen und die Übergangsteile sind nicht auf eine ebene Form beschränkt. Der Hinterteil 48 und 50 ist in einem Querabstand 152 von der Längsachse 20 angeordnet, wobei die Strecke von dem quer inneren Ende 52 und 54 des Übergangsteils zu der Längsachse 20 wenigstens so groß ist wie die Strecke von dem quer inneren Ende 56 und 58 der Stufe zu der Längsachse 20. Der Querabstand für jeden Hinterteil wird so gewählt, daß die Entwurfs (das heißt Reiseflugbedingungen entsprechende) -Einlaß-Mach- Zahl, das Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis und der Ent­ wurfs-Einlaßdruckwert eine vorbestimmte axiale Verteilung des statischen Druckes und der Temperatur innerhalb des Brenners 10 ergeben, was der Fachmann erreichen kann, indem er Überschallströmungsbeziehungen und -gleichungen analy­ tisch benutzt, und/oder empirisch mittels Windkanal und/ oder anderen Labortests. Die erforderliche Vermischungs­ strecke wird dadurch reduziert, daß die Hinterteile 48 und 50 der breiteren Wände 22 und 24 enger beieinander sind.

Es sind Einrichtungen vorgesehen zum Einstellen des Querab­ stands des Hinterteils 48 und 50 der breiteren Wand von der Längsachse 20 während des Überschallflugs. Diese Einrich­ tungen beinhalten vorzugsweise schwenkbare Endbefestigungen 60 für den Übergangsteil 40 und 42 zusammen mit einem Paar Kraftzylindern 62 zum Querbewegen des Hinterteils 48 und 50. Die gegenseitigen Längsabstand aufweisenden Kraftzylin­ der 62 sind mit ihren Zylinderteilen 64 an Schwenkbefesti­ gungen 66 angebracht, welche an der Tragkonstruktion 68 des Flugzeuges befestigt sind, und ihre Kolbenteile 70 sind an Schwenkbefestigungen 72 angebracht, die an dem Hinterteil 48 und 50 befestigt sind. Alternative Einrichtungen umfas­ sen Kraftzylinder, die jeweils an beiden Hinterteilen au­ ßerhalb des Gehäuses befestigt sind, sowie andere Posi­ tioniervorrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind. Eine Gleitdichtungsanordnung könnte benutzt werden, um die Quer­ bewegung der breiteren Wände 22 und 24 in bezug auf die schmaleren Wände (z. B. 26) zu gestatten.

Diese Einrichtungen können durch einen Bordcomputer 74 ge­ steuert werden, der ein Ausgangssignal 76 erzeugt, um den Querabstand des Hinterteils 48 und 50 von der Längsachse 20 während des Überschallflugs zu verändern. Eingangssignale 78 des Computers 74 wären Meßwerte aus einer Sensoranord­ nung 80, um ihn mit der Einlaß-Mach-Zahl (definiert als die Mach-Zahl der Luft an der Lufteinlaßöffnung 16 des Bren­ ners), dem Brennstoff-Luft-Verhältnis (definiert als das Verhältnis des Gewichts des Brennstoffes, der in die Brenn­ kammer 14 des Brenners pro Zeiteinheit eingespritzt wird, zu dem Gewicht der in die Lufteinlaßöffnung 16 des Brenners pro Zeiteinheit eintretenden Luft) und dem Einlaßdruckwert (definiert als der statische Druck der Luft an der Luftein­ laßöffnung 16 des Brenners) zu versorgen. Der Computer 74 ist so programmiert, daß er in Abhängigkeit von den Meßwer­ ten eine vorbestimmte axiale Verteilung des statischen Druckes und der Temperatur innerhalb des Brenners 10 insge­ samt aufrechterhält. Dieses Programmieren, das dem Fachmann ohne weiteres möglich ist, beinhaltet die oben erwähnten Überschallströmungsbeziehungen und -gleichungen und/oder empirische Daten (die in einer Computersuchtabelle enthal­ ten sein können) aus dem Windkanal und/oder anderen Labor­ tests. Ein alternatives Steuerverfahren würde darin beste­ hen, an irgendeinem Längspunkt den Querabstand des Hinter­ teils von der Längsachse einzustellen, bis die Verbrennung längs der Längsachse oder Mittellinie erfolgt (wodurch ein gewünschter statischer Druck und eine gewünschte Temperatur erzielt werden), was direkt mit einem optischen Laserspek­ trometer gemessen werden kann, das so eingestellt ist, daß es das Vorhandensein von Wasser als Verbrennungsnebenpro­ dukt erkennt, wodurch erkannt wird, daß die Verbrennung längs der Mittellinie stattgefunden hat.

Der Brenner 10 hat außerdem eine Brennstoffeinspritzvor­ richtung 82 und 84, die in der Nähe von jeder Stufe 28 und 30 unter einem spitzen positiven Winkel 154 (dem Brennstof­ feinspritzvorrichtungswinkel) gegen die Längsachse 20 ange­ ordnet ist (wobei zusätzliche Brennstoffeinspritzvorrich­ tungen 86 und 88 längs des Vorderteils 36 und 38 rechtwin­ kelig zu der Längsachse 20 angeordnet sein können). Während des Überschallflugs wird eine Trennlinie 90 und 92 durch die Stufe 28 und 30 erzeugt. Die Trennlinie verändert sich gemäß der Einlaß-Mach-Zahl und dem Brennstoff-Luft-Verhält­ nis, was dem Fachmann bekannt ist. Auf der quer äußeren Seite der Trennlinie 90 und 92 steht die Luft relativ still und hat eine Umwälzzone 94 und 96 nahe der Stufe 28 und 30. Auf der quer inneren Seite der Trennlinie 90 und 92 bewegt sich die Luft mit Überschallgeschwindigkeit und hat eine Scherzone 98 und 100 (dargestellt durch Schraffierung in Fig. 2) nahe der Trennlinie 90 und 92 selbst. Der Brenn­ stoffeinspritzvorrichtungswinkel wird so eingestellt, daß er gleich dem Winkel ist, den die Trennlinie mit der Längsachse 20 bei der Entwurfs (Reisebedingungen entspre­ chenden)-Einlaß-Mach-Zahl und dem Entwurf-Brennstoff-Luft- Verhältnis bildet, was durch den Fachmann bestimmt werden kann, indem Überschallströmungsbeziehungen und -gleichungen analytisch benutzt werden, und/oder empirisch mittels Wind­ kanal und/oder durch andere Labortests. Durch Einspritzen des Brennstoffes 102 und 104 in die Scherzone 98 und 100 längs der Trennlinie 90 und 92 wird eine bessere Brenn­ stoff-Luft-Vermischung erzielt.

Der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner 10 weist weiter Einrichtungen auf zum Verändern des Brenn­ stoffeinspritzvorrichtungswinkels während des Überschall­ flugs. Vorzugsweise umfassen diese Einrichtungen die Brenn­ stoffeinspritzvorrichtungsauslaßdüse 106 und 108, die in der Stufe 28 und 30 drehbar angeordnet ist, zusammen mit einem Kraftzylinder 110, dessen Zylinderteil 112 an einer Tragkonstruktion 114 des Flugzeugs befestigt ist und dessen Kolbenteil 116 an der Brennstoffeinspritzvorrichtungsbasis 118 und 120 durch ein Verbindungsglied 122, das schwenkbare Endbefestigungen 124 hat, drehbar befestigt ist. Alternati­ ve Einrichtungen beinhalten einen Stift an der Brennstoff­ einspritzvorrichtungsbasis, der in einer gekrümmten Bahn angeordnet ist, mit einem Kraftzylinder zur Stiftbewegung sowie andere Winkelpositioniervorrichtungen, die dem Fach­ mann bekannt sind.

Diese Einrichtungen können durch den Bordcomputer 74 ge­ steuert werden, der ein Ausgangssignal 126 erzeugt, um den Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkel während des Über­ schallflugs als Funktion der Trennlinie 90 und 92 der Stufe, die während des Überschallflugs für die Eingangsbe­ dingungen Einlaß-Mach-Zahl und Brennstoff-Luft-Verhältnis gebildet wird, zu verändern. Die Eingangssignale 78 des Computers 74 beinhalten diese gemessenen Eingangsbedingun­ gen aus der Sensoranordnung 80. Der Computer 74 ist so pro­ grammiert, daß der in Abhängigkeit von den Meßwerten den Brennstoffeinspritzwinkel während des Überschallflugs, wenn eine Änderung in irgendeiner der Eingangsbedingungen fest­ gestellt wird, so verändert, daß der Brennstoffeinspritz­ vorrichtungswinkel insgesamt gleich dem Winkel gehalten wird, den die Trennlinie 90 und 92 mit der Längsachse 20 bildet. Diese Programmierung, die dem Fachmann ohne wei­ teres möglich ist, beinhaltet die oben erwähnten Über­ schallströmungsbeziehungen und -gleichungen und/oder empi­ rische Daten (die in eine Computersuchtabelle enthalten sein können) aus dem Windkanal und/oder anderen Labortests. Ein alternatives Steuerverfahren würde darin bestehen, den Trennlinienwinkel optisch in einer Schattenaufnahme, die unter Verwendung einer Lichtquelle hoher Intensität erzeugt wird, direkt zu messen und dann den Brennstoffeinspritzvor­ richtungswinkel so einzustellen, daß er gleich dem gemesse­ nen Wert ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 erzeugt während des Über­ schallflugs jede Stufe 28 und 30 einen Stoß 128 und 130 so­ wie eine Trennlinie 90 und 92, und dieser Stoß sowie diese Trennlinie sind eine Funktion der Einlaß-Mach-Zahl und des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, was dem Fachmann bekannt ist. Bei nicht mit Brennstoff versorgter Überschalluftströ­ mung 132, die durch die Trennlinien 90 und 92 begrenzt ist, bei im wesentlichen auf die Scherzone 98 und 100 nahe der Trennlinie 90 und 92 begrenzter Verbrennung und bei den nahe beieinander angeordneten Hinterteilen 48 und 50 der breiteren Wände 22 und 24, welche die Trennlinien 90 und 92 eng zusammenschieben, wird die Luftströmung verdichtet, und die Verbrennung erfolgt quer im wesentlichen über den ge­ samten Luftstrom. Dieses erwünschte Ergebnis sorgt für eine wirksamere Verbrennung und für eine kürzere Brennerlänge, was Verbesserungen darstellt, die im Stand der Technik nicht erzielbar sind.

Zum Optimieren der Stoßverdichtung wird der Längsabstand zwischen den beiden Stufen 28 und 30 so gewählt, daß er zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegt. Bei dem Minimalwert wird bei einer Entwurfs-Einlaß-Mach-Zahl und einem Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis der Stoß 128 der in Längsrichtung vorderen Stufe 28 der ersten breiteren Wand 22 auf die zweite breitere Wand 24 nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrichtung hinteren Stufe 30 dieser Wand auftreffen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Bei dem Maximalwert wird bei einer Entwurfs-Einlaß- Mach-Zahl und einem Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis der Stoß 128 der in Längsrichtung vorderen Stufe 28 an der breiteren zweiten Wand 24 und dann an der Trennlinie 90 der in Längsrichtung vorderen Stufe als ein Expansionsfächer reflektiert, dessen Anfangsexpansionswelle 134 auf die zweite breitere Wand 24 nahe bei und in Längsrichtung vor­ derhalb der hinteren Stufe 30 auftreffen wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Der Minimal- und der Maximalwert für die Entwurfs (Reiseflugbedingungen entsprechende)-Einlaß- Mach-Zahl und das Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis kann durch den Fachmann analytisch bestimmt werden durch Verwen­ dung von Überschallströmungsbeziehungen und -gleichungen und/oder empirisch mittels Windkanal und/oder anderer La­ bortests. Vorzugsweise wird der Längsabstand so gewählt, daß er gleich dem Minimalwert ist. Wenn die Luftströmung einen Stoß durchquert, wird sie verdichtet, weil ihre Mach- Zahl abnimmt und ihr statischer Druck zunimmt.

Der Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner 10 hat darüber hinaus Einrichtungen zum Verändern des Längsab­ stands 150 zwischen den Stufen 28 und 30 während des Über­ schallflugs. Vorzugsweise umfassen diese Einrichtungen, daß die breitere Wand 24 der in Längsrichtung hinteren Stufe 30 einen in Längsrichtung überlappenden Abschnitt mit einem inneren Wandteil 136 hat, der sich in Längsrichtung vorder­ halb zu der Brennerlufteinlaßöffnung 16 erstreckt, und mit einem äußeren Wandteil 138, der sich in Längsrichtung hin­ terhalb zu der hinteren Stufe 30 erstreckt. Diese Einrich­ tungen umfassen außerdem einen Kraftzylinder 140 für den vorderen Teil 38 dieser breiteren Wand 24. Der insgesamt in Längsrichtung angeordnete Kraftzylinder 140 ist mit seinem Zylinderteil 142 an einer Tragkonstruktion 144 des Flug­ zeugs und mit seinem Kolbenteil 146 an dem Vorderteil 38 der breiteren Wand 24 der hinteren Stufe 30 befestigt. Al­ ternative Einrichtungen umfassen eine Anordnung aus Ritzel und Zahnstange für den Vorderteil sowie andere Positionier­ vorrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind.

Diese Einrichtungen können durch den Bordcomputer 74 ge­ steuert werden, der ein Ausgangssignal 148 erzeugt, um den Längsabstand zwischen den Stufen 28 und 30 während des Überschallflugs als Funktion der Eingangsbedingungen von Einlaß-Mach-Zahl und Brennstoff-Luft-Verhältnis zu verän­ dern. Die Eingangssignale 78 des Computers 74 umfassen diese gemessenen Eingangsbedingungen aus der Sensoranord­ nung 80. Der Computer 74 ist so programmiert, daß er in Ab­ hängigkeit von den Messungen den Längsabstand zwischen den Stufen 28 und 30 während des Überschallflugs so verändert, wenn eine Änderung in irgendeiner der Eingangsbedingungen festgestellt wird, daß der Stufenlängsabstand insgesamt zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert ist, die oben be­ schrieben worden sind (und vorzugsweise im allgemeinen gleich dem Mittelwert ist). Diese Programmierung beinhaltet die oben erwähnten Überschallströmungsbeziehungen und -gleichungen und/oder empirische Daten (die in einer Com­ putersuchtabelle enthalten sein können) aus dem Windkanal und/oder anderen Labortests. Ein alternatives Steuerverfah­ ren bestünde darin, den Punkt, wo der Stoß der in Längs­ richtung vorderen Stufe auf die zweite breitere Wand auf­ trifft, in einer Schattenaufnahme, die unter Verwendung ei­ ner Lichtquelle hoher Intensität erzeugt wird, direkt op­ tisch zu messen und dann den Stufenabstand so einzustellen, daß der Auftreffpunkt zwischen denjenigen Auftreffpunkten liegt, welche dem Minimal- und dem Maximalwert des Stufen­ abstands entsprechen.

Die Erfindung schafft also einen Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenner mit besserem Wirkungsgrad, bei dem ein variabler Stufenabstand zur Serienaerothermo(Stoß)- Kompression, ein variabler Brennstoffeinspritzwinkel zur besseren Brennstoff-Luft-Vermischung und ein variabler Querwandabstand für eine geringere Brennstoff-Luft-Vermi­ schungslänge benutzt werden.

Die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung dient lediglich zu Erläuterungszwecken. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die darge­ stellte genaue Form zu beschränken (beispielsweise auf eine besondere Anzahl von Stufen oder auf eine besondere Form einer Stufe oder eines Übergangsteils).

Claims (17)

1. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner mit einer Entwurfs-Einlaß-Mach-Zahl und einem Entwurfs-Brenn­ stoff-Luft-Verhältnis, der außerdem eine Längsachse (20) und zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich insgesamt gegenüberliegende und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckende Wände (22, 24) hat, wobei jede Wand (22, 24) ei­ ne nach hinten weisende Stufe (28, 30) aufweist, wobei die Stufen einen gegenseitigen Längsabstand (150) haben und wo­ bei die in Längsrichtung vordere Stufe (28) der ersten Wand (22) einen Stoß (128) und eine Trennlinie (90) während des Überschallflugs bei der Entwurfs-Einlaß-Mach-Zahl und dem Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis erzeugt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Längsabstand (150) insgesamt zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert liegt, wobei der Mini­ malwert so gewählt ist, daß der Stoß (128) auf die zweite Wand (24) nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrichtung hinteren Stufe (30) auftrifft, und wobei der Maximalwert so gewählt ist, daß der Stoß (128) an der zwei­ ten Wand (24) und dann an der Trennlinie (90) als ein Ex­ pansionsfächer reflektiert wird, der eine Anfangsexpansi­ onswelle hat, die auf die zweite Wand (24) nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrichtung hinteren Stu­ fe (30) auftreffen wird.

2. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsab­ stand (150) insgesamt gleich dem Minimalwert ist.

3. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner mit einer Längsachse (20) und zwei gegenseitigen Abstand auf­ weisenden, sich insgesamt gegenüberliegenden und sich ins­ gesamt in Längsrichtung erstreckenden Wänden (22, 24), die jeweils eine nach hinten weisende Stufe (28, 30) haben, welche einen gegenseitigen Längsabstand (150) aufweisen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (140) zum Verändern des Längsabstands (150) während des Überschallflugs.

4. Verfahren zum Betreiben eines Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenners mit einer Längsachse und zwei gegenseitigen Abstand aufweisenden, sich insgesamt gegen­ überliegenden und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Wänden, wobei jede Wand eine nach hinten wei­ sende Stufe hat, wobei die Stufen einen gegenseitigen Längsabstand haben, wobei die in Längsrichtung vordere Stu­ fe der ersten Wand einen Stoß und eine Trennlinie sich während des Überschallflugs bilden läßt und wobei der Stoß und die Trennlinie Funktionen der Eingangsbedingungen von Einlaß-Mach-Zahl und Brennstoff-Luft-Verhältnis sind, ge­ kennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Abfühlen einer Änderung in irgendeiner der Eingangsbe­ dingungen während des Überschallflugs und
• b) Verändern des Längsabstands während des Überschall­ flugs, wenn die Änderung abgefühlt wird, derart, daß der Längsabstand insgesamt zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert gehalten wird, wobei der Minimalwert so gewählt wird, daß der Stoß auf die zweite Wand nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrich­ tung hinteren Stufe auftreffen wird, und wobei der Ma­ ximalwert so gewählt wird, daß der Stoß an der zweiten Wand reflektiert wird und dann an der Trennlinie als ein Expansionsfächer reflektiert wird, der eine An­ fangsexpansionswelle hat, die auf die zweite Wand nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrich­ tung hinteren Stufe auftreffen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verändern des Längsabstands so erfolgt, daß der Stoß auf die zweite Wand nahe bei und in Längsrichtung vorder­ halb der in Längsrichtung hinteren Stufe auftreffen wird.

6. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner, der eine Entwurfs-Einlaß-Mach-Zahl und ein Entwurfs-Brenn­ stoff-Luft-Verhältnis hat und außerdem eine Längsachse (20) und zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich insgesamt gegenüberliegende und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckende Wände (20, 24), wobei wenigstens eine der Wände eine nach hinten gewandte Stufe (28, 30) hat und wobei der Brenner (10) darüber hinaus eine Brennstoffeinspritzvor­ richtung (82, 84) aufweist, die nahe bei der Stufe (28, 30) unter einem spitzen positiven Winkel gegen die Längsachse (20) angeordnet ist, wobei die Stufe eine Trennlinie (90, 92) während des Überschallflugs bei der Entwurfs-Einlaß- Mach-Zahl und dem Entwurfs-Brennstoff-Luft-Verhältnis er­ zeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffein­ spritzvorrichtungswinkel insgesamt gleich dem Winkel ist, den die Trennlinie (90, 92) mit der Längsachse (20) bildet.

7. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wand jeweils die Wände (22, 24) darstellt.

8. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner mit einer Längsachse (20) und zwei gegenseitigen Abstand auf­ weisenden, sich insgesamt gegenüberliegenden und sich ins­ gesamt in Längsrichtung erstreckenden Wänden (22, 24), wo­ bei wenigstens eine der Wände eine nach hinten gewandte Stufe (28, 30) hat und wobei der Brenner (10) außerdem eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (82, 84) aufweist, die nahe bei der Stufe (28, 30) unter einem spitzen positiven Winkel in bezug auf die Längsachse (20) angeordnet ist, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (110) zum Verändern des Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkels während des Über­ schallflugs.

9. Verfahren zum Betreiben eines Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenners mit einer Längsachse und zwei gegenseitigen Abstand aufweisenden, sich insgesamt einander gegenüberliegenden und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Wänden, wobei wenigstens eine der Wände eine nach hinten gewandte Stufe hat, wobei der Brenner außerdem eine Brennstoffeinspritzvorrichtung hat, die nahe bei der Stufe unter einem spitzen positiven Winkel in bezug auf die Längsachse angeordnet ist, wobei sich an der Stufe ein Stoß und eine Trennlinie während des Überschallflugs bilden, wo­ bei der Stoß und die Trennlinie Funktionen der Eingangsbe­ dingungen von Einlaß-Mach-Zahl und Brennstoff-Luft-Verhält­ nis sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Abfühlen einer Änderung in irgendeiner der Eingangsbe­ dingungen während des Überschallflugs und
• b) Verändern des Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkels während des Überschallflugs, wenn die Änderung abge­ fühlt wird, derart, daß der Brennstoffeinspritzvor­ richtungswinkel insgesamt gleich dem Winkel gehalten wird, den die Trennlinie mit der Längsachse bildet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wand jede der Wände darstellt und daß das Verändern des Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkels jeden Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkel verändert.

11. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner, mit:

• a) einem Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbren­ nergehäuse (12), das eine vordere Lufteinlaßöffnung (16) und eine hintere Luftauslaßöffnung (18) jeweils mit einem Mittelpunkt hat, die gemeinsam eine Längsachse (20) festlegen, wobei das Gehäuse (12) außerdem zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich insgesamt gegenüberliegende und sich insgesamt in Längsrichtung erstreckende Wände (22, 24) hat, wobei wenigstens eine der Wände aufweist:
  • i) eine nach hinten gewandte Stufe (28, 30) mit einem quer äußeren Ende (32, 34),
  • ii) einen sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Vorderteil (36, 38), der ein vorderes Ende hat, das an dem quer äußeren Ende (32, 34) der Stufe (28, 30) befestigt ist, und ein hinteres Ende,
  • iii) einen Übergangsteil (40, 42), der ein quer äußeres Ende (44, 46) hat, das an dem hinte­ ren Ende des Vorderteils (36, 38) befestigt ist, und ein quer inneres Ende (52, 54), das sich zu der Längsachse (20) erstreckt, und
  • iv) einen sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Hinterteil, (48, 50), der ein vorderes Ende hat, das an dem quer inneren Ende (52, 54) des Übergangsteils (40, 42) befestigt ist.

12. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (28, 30) ein quer inneres Ende hat und daß der Abstand von dem quer inneren Ende (52, 54) des Übergangsteils (40, 42) zu der Längsachse (20) wenigstens so groß ist wie der Ab­ stand von dem quer inneren Ende (56, 58) der Stufe (28, 30) zu der Längsachse (20).

13. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wand die beiden Wände (22, 24) darstellt.

14. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (62) zum Einstellen des Querabstands (152) des Hinterteils (48, 50) der wenigstens einen Wand (28, 30) von der Längsachse (20) während des Überschallflugs.

15. Verfahren zum Betreiben eines Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenners, der ein Gehäuse aufweist, das eine vordere Lufteinlaßöffnung und eine hintere Luftauslaß- Öffnung jeweils mit einem Mittelpunkt, die gemeinsam eine Längsachse festlegen, hat, wobei das Gehäuse außerdem zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, sich insgesamt gegen­ überliegende und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckende Wände hat, wobei wenigstens eine der Wände auf­ weist: eine nach hinten gewandte Stufe mit einem quer äu­ ßeren Ende; einen sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Vorderteil, der ein vorderes Ende hat, das an dem quer äußeren Ende der Stufe befestigt ist, und ein hin­ teres Ende; einen Übergangsteil, der ein quer äußeres Ende hat, das an dem hinteren Ende des Vorderteils befestigt ist, und ein quer inneres Ende, das sich zu der Längsachse erstreckt; und einen sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Hinterteil, der ein vorderes Ende hat, das an dem quer inneren Ende des Übergangsteils befestigt ist; wobei der Hinterteil in einem Querabstand von der Längs­ achse angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Schrit­ te:

• a) Durchführen von Messungen der Eingangsbedingungen der Einlaß-Mach-Zahl, des Brennstoff-Luft-Verhältnisses und des Einlaßdruckwertes während des Überschallflugs und
• b) Verändern des Querabstands während des Überschallflugs als Funktion der Messungen, um eine vorbestimmte axiale Verteilung des statischen Druckes und der Tem­ peratur innerhalb des Brenners insgesamt aufrechtzuer­ halten.

16. Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerksbrenner mit einer Längsachse und zwei gegenseitigen Abstand aufweisen­ den, sich insgesamt gegenüberliegenden und sich insgesamt in Längsrichtung erstreckenden Wänden (22, 24), die jeweils eine nach hinten gewandte Stufe (28, 30) haben, wobei die Stufen einen gegenseitigen Längsabstand (150) haben und wo­ bei der Brenner (10) außerdem eine Brennstoffeinspritzvor­ richtung (82, 84) hat, die nahe bei der Stufe (28, 30) un­ ter einem spitzen positiven Winkel gegen die Längsachse (20) angeordnet ist, gekennzeichnet durch:

• a) eine Einrichtung (142) zum Verändern des Längsabstands (150) während des Überschallflugs;
• b) eine Einrichtung (110) zum Verändern des Brennstof­ feinspritzvorrichtungswinkels während des Überschall­ flugs und
• c) eine Einrichtung (62) zum Verändern des Querabstands (152) zwischen den Wänden (22, 24) während des Über­ schallflugs.

17. Verfahren zum Betreiben eines Überschallverbrennungs- Staustrahltriebwerksbrenners mit einer Längsachse und zwei gegenseitigen Abstand aufweisenden, sich insgesamt gegen­ überliegenden und sich insgesamt in Längsrichtung er­ streckenden Wänden, wobei jede Wand eine nach hinten ge­ wandte Stufe hat, wobei die Stufen einen gegenseitigen Längsabstand haben und wobei der Brenner außerdem eine Brennstoffeinspritzvorrichtung hat, die nahe bei der Stufe unter einem spitzen positiven Winkel gegen die Längsachse angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Verändern des Längsabstands während des Überschall­ flugs, um den Längsabstand insgesamt zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert zu halten, wobei der Minimalwert so gewählt wird, daß der Stoß, der von der in Längsrichtung vorderen Stufe der ersten Wand aus­ geht, auf die zweite Wand nahe bei und in Längsrich­ tung vorderhalb der in Längsrichtung hinteren Stufe auftrifft, und wobei der Maximalwert so gewählt wird, daß der Stoß an der zweiten Wand reflektiert und dann an der Trennlinie von der in Längsrichtung vorderen Stufe aus als ein Expansionsfächer reflektiert wird, der eine Anfangsexpansionswelle hat, die auf die zwei­ te Wand nahe bei und in Längsrichtung vorderhalb der in Längsrichtung hinteren Stufe auftreffen wird;
• b) Verändern des Brennstoffeinspritzvorrichtungswinkels während des Überschallflugs, um den Brennstoffein­ spritzvorrichtungswinkel insgesamt gleich dem Winkel zu halten, den die Trennlinie mit der Längsachse bildet, und
• c) Verändern des Querabstands zwischen den Wänden während des Überschallflugs, um eine vorbestimmte axiale Ver­ teilung des statischen Drucks und der Temperatur in­ nerhalb des Brenners insgesamt aufrechtzuerhalten.