DE4028259A1 - Mischeranordnung fuer ein bypass-gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bypass- Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf eine Mischeranordnung zum Mischen der heißen Gasströmung aus dem Triebwerkskern mit Fanluft aus dem Bypass-Kanal, um dadurch die Temperatur der Fanluft vor dem Eintreten in einen Nachbrennerabschnitt des Triebwerks zu erhöhen.

In Bypass-Gasturbinentriebwerken tritt ein Teil der in die Turbine strömenden Luft in das Kerntriebwerk ein, während der übrige Teil der Luft durch einen im wesentlichen ringförmigen Kanal strömt, der das Kerntriebwerk umgibt. Ein Niederdruckfan (-bläser) ist üblicherweise stromaufwärts von dem Verdichter des Kerntriebwerks angeordnet, um die in den Kanal eintretende Fanluft zu verdichten. Vor dem Eintritt in eine Düse, die hinter dem Kerntriebwerk angeordnet ist, wird ein Teil der heißen Gasströmung, die aus dem Kern austritt, mit der Fanluft gemischt, die durch den Fankanal strömt. Während einer Schubverstärkung oder einer Nachverbrennung wird flüssiger Brennstoff durch Sprühstäbe eingespritzt, wo er mit einem Gemisch aus dem heißen Gas, das aus dem Kern austritt, und der Fanluft, die aus dem Fankanal ausgestoßen wird, entzündet wird. Diese Schubverstärkung oder Nachverbrennung tritt gewöhnlich in einem Nachbrennerabschnitt auf, der unmittelbar stromaufwärts von der Düse angeordnet ist und die Energie der Abgasströmung vergrößert, um dadurch den Schub der Düse zu verstärken.

Ein typisches Beispiel von einem Mischer zum Mischen von durch das Triebwerk erzeugter heißer Gase mit Fanluft vor dem Austitt der gemischten Gase durch die Triebwerksdüse ist in der US-PS 43 35 573 beschrieben. Der dort beschriebene Mischer wird aus einer Anzahl abwechselnder erster und zweiter Rinnen gebildet, die nahe dem Düseneingang um das Kerntriebwerk herum angeordnet sind. Jede der ersten und zweiten Rinnen enthält einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt, wobei der stromaufwärtige Abschnitt drehbar gelagert ist auf einem Lager, so daß die ersten oder zweiten Rinnen gedreht werden können, um eine Strömungsverbindung zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitten der ersten und zweiten Rinnen herzustellen. Diese Drehung oder Indexierung bewirkt eine Temperatursenkung der flammenhaltenden Elemente in den stromabwärtigen Abschnitten, um dadurch Infrarot-Emissionen aus der Triebwerksdüse zu minimieren. Diese Verkleinerung von Infrarot-Emissionen unterstützt die Verhinderung einer Erkennung oder Verfolgung durch wärmesuchende Fremdflugkörper und gestattet Gegenmaßnahmen oder eine Abwehraktion, die gegen derartige Flugkörper zu unternehmen sind.

Nach Erkenntnis des Erfinders enthalten alle bekannten Mischerkonfigurationen, einschließlich derjenigen, die in der vorgenannten US-PS beschrieben sind, ein Problem des Ausblasens oder eine Resonanz in der oberen linken Ecke der Flugkarte, wo die Fanausgangstemperaturen und die Nachbrennerdrucke klein sind. In diesem Teil der Flugkarte steht ein Nachbrennerbetrieb nicht zur Verfügung aufgrund der Möglichkeit des Ausblasens des Triebwerks oder einer beschädigenden Resonanzschwingung.

Fig. 1 stellt eine Kurve von einer typischen Flugkarte dar, wobei die Abszisse der Mach-Zahl des Flugzeugs und die Ordinate der Druckhöhe in tausenden von Fuß entspricht. In der Kurve gemäß Fig. 1 ist der Bereich einer instabilen Verbrennung oder eines Ausblasens durch Schraffieren in der mit 200 bezeichneten Fläche dargestellt. Bisher sind nur in Grenzbereichen erfolgreiche Versuche gemacht worden, um das Problem des Ausblasens oder der Resonanz in dem Abschnitt 200 der Flugkarte gemäß Fig. 1 zu vermeiden, indem das Verstärkungsverhältnis des Triebwerks begrenzt wird. Zusätzlich hat eine gewisse Brennstoffverteilungsarbeit in dem Nachbrennerabschnitt einen gewissen Einfluß gezeigt.

Eine Stabilisierung der Verbrennung in einem Nachbrenner erfordert, daß die Flamme auf einem Flammenhalter verankert und stabilisiert wird. Die zuvor erwähnten Probleme des Ausblasens und der Resonanz, die in dem Bereich 200 der Flugkarte gemäß Fig. 1 auftreten, sind durch Gyrationen oder einer Bewegung der Flamme in dem Nachbrennerabschnitt charakterisiert, d. h. die Flamme, die aus der Zündung der Fanluft mit dem eingespritzen Brennstoff resultiert, bleibt nicht auf dem Flammenhalter verankert.

Eine stabile Verbrennung in einem Nachbrenner wird durch den Druck der Fanluft und die Temperatur der Fanluft beeinflußt. Die Geschwindigkeit der Fanluft kann ebenfalls eine stabile Verbrennung in dem Nachbrenner beeinflussen. Es wurde jedoch empirisch gefunden, daß die Geschwindigkeit keine signifikante Korrelation zu der Stabilität der Verbrennung hat. Da ferner in dem Abschnitt 200 der Flugkarte gemäß Fig. 1 der Druck fest ist durch das Flughöhen- und Bypassfandruckverhältnis, hat der Erfinder sein Augenmerk auf die Steuerung der Fanlufttemperatur als ein Mittel zur Stabilisierung der Verbrennung in dem Nachbrenner gerichtet und hat die hier beschriebene neuartige Struktur gefunden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird insbesondere darin gesehen, eine Mischeranordnung für ein Bypass-Gasturbinentriebwerk zu schaffen, die für verbesserte Anreicherungsstabilitätsgrenzen während der Schubverstärkung oder des Nachbrennerbetriebs sorgt, so daß ein Nachbrennerbetrieb über einen größeren Teil der Flugkarte des Triebwerks zur Verfügung steht. Ferner soll eine derartige Mischeranordnung für ein Bypass- Gasturbinentriebwerk geschaffen werden, die die Temperatur der Fanluft vor dem Eintritt in den Nachbrennerabschnitt des Triebwerks erhöht.

Eine Mischeranordnung zur Verwendung in einem Bypass- Gasturbinentriebwerk enthält: Einen gewundenen im wesentlichen ringförmigen Mischer, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden ersten und zweiten Rinnen bildet. Jede der ersten und zweiten Rinnen hat einen stromaufwärtigen Einlaß und einen stromabwärtigen Auslaß, wobei die Einlässe der ersten und zweiten Rinnen auf entsprechende Weise eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks und eine äußere Strömung von Fanluft aus dem Bypass- Kanal des Triebwerks empfangen. Die Anordnung enthält ferner Mittel zum Richten heißer Kerngase in die zweiten Rinnen des Mischers stromaufwärts von dem Auslaß der zweiten Rinnen, um die Temperatur der Fanluft vor dem Eintritt in den Nachbrenner zu erhöhen.

Vorzugsweise weisen die Richtmittel einen gewundenen im wesentlichen ringförmigen Vormischer auf, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden dritten Rinnen bildet, wobei jede der dritten Rinnen einen Auslaß aufweist, der in einem vorbestimmten Abstand stromaufwärts von den Auslässen der zweiten Rinnen angeordnet ist. Die dritten Rinnen können eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks empfangen. Der Vormischer und der Mischer sind in dem Triebwerk so angeordnet, daß die durch den Vormischer gebildeten dritten Rinnen in einer axialen Strömungsverbindung mit den zweiten Rinnen sind, die durch den Mischer gebildet sind. Auf diese Weise treten die heißen Gase, die von den dritten Rinnen empfangen werden, aus dem Auslaß der dritten Rinnen aus, um sich mit der Fanluft zu mischen, die durch die zweiten Rinnen des Mischer strömt. Somit mischt die Struktur gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf wirksame Weise die heißen Abgase mit der Fanluft, um die Temperatur der Fanluft zu erhöhen, bevor die Fanluft den Nachbrenner erreicht.

Vorzugsweise ist eine Flammenhaltereinrichtung im wesentlichen neben dem Ende des Mischers angeordnet, um die Verbrennung des Brennstoffs und der Luft in dem Nachbrennerabschnitt des Triebwerks während der Schubverstärkung zu stabilisieren. Somit wird die Temperatur der in den Nachbrennerabschnitt eintretenden Fanluft vor dem Erreichen der Flammenhaltereinrichtung erhöht.

Weiterhin sind vorzugsweise Kernsprühstäbe innerhalb der Seitenwände angeordnet, die die dritten Rinnen des Vormischers bilden. Auf diese Weise wird Brennstoff, der durch die Kernsprühstäbe injiziert wird, verdampft oder "vergast" in der heißen Gasströmung aus dem Kern vor einer Mischung mit der kälteren Fanluft.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung einer typischen Flugkarte für ein Bypass-Gasturbinentriebwerk, die die Mach-Zahl mit dem Druck korreliert.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Hauptkomponenten eines Bypass-Gasturbinentriebwerks.

Fig. 3 ist ein Teilschnittbild von einem Gasturbinentriebwerk, das die Vormischer- und Mischeranordnung gemäß der Erfindung enthält.

Fig. 4 ist ein isometrisches Bild in stromabwärtiger Blickrichtung von einer Mischer- und Vormischeranordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist ein isometrisches Teilbild in stromaufwärtiger Blickrichtung von der Mischer- und Vormischeranordnung gemäß Fig. 4.

Fig. 6 ist ein isometrisches Teilbild in stromabwärtiger Blickrichtung von einer Mischer- und Vormischeranordnung gemäß der Erfindung und stellt die Lage der Brennstoffsprühstäbe relativ zu den ersten, zweiten und dritten Rinnen dar.

Fig. 7 ist ein isometrisches Teilbild in stromaufwärtiger Blickrichtung von der Brennstoff- Sprühstabkonfiguration gemäß Fig. 6.

Fig. 8 ist ein Teilbild von oben auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Leitungen in den Seitenwänden der ersten und zweiten Mischerrinnen ausgebildet sind, um heiße Kerngase mit der Fanluft zu mischen.

Fig. 9 ist ein Blick von oben auf die Mischer- und Vormischeranordnung gemäß der Erfindung und stellt die Strömungsbahnen der heißen Kerngase und der Fanluft durch die ersten, zweiten und dritten Rinnen dar.

In Fig. 2 sind die Hauptkomponenten von einem Bypass- Gasturbinentriebwerk 10 dargestellt, das einen Kern 12 mit einem Verdichter 14, eine Brennkammer 16 und eine Hochdruckturbine 18 aufweist, die strömungsmäßig in Reihe angeordnet sind, um eine heiße Gasströmung zu erzeugen, die durch das Triebwerk 10 von dem stromaufwärtigen Ende 20 zum stromabwärtigen Ende 22 strömt. Stromabwärts von der Hochdruckturbine 18 ist eine Niederdruckturbine 24 angeordnet. Ein im wesentlichen ringförmiger Kanal 26 umgibt den Kern 12 und die Niederdruckturbine 24 und wird an seiner äußeren Grenze durch ein Triebwerksgehäuse 28 begrenzt. Ein Bypass-Fan 30 ist stromaufwärts von dem Verdichter 14 angeordnet und betriebsmäßig mit der Niederdruckturbine 24 verbunden, um eine Strömung von Fanluft durch den Kanal 26 zu verdichten und zu leiten.

Im Betrieb wird die am stromaufwärtigen Ende des Triebwerks 10 einströmende Luft durch den Fan (Bläser) 30 verdichtet. Ein Teil der verdichteten Luft tritt in das Kerntriebwerk 12 durch die Hochdruckturbine 14 ein und tritt aus der Niederdruckturbine 24 aus. Der übrige Teil der Fanluft strömt durch den Kanal 26 um den Kern 12 und die Niederdruckturbine 24 herum. Ein Mischer 32 ist stromabwärts von der Niederdruckturbine 24 angeordnet zum Mischen der Fanluft und der Kerngase vor dem Eintritt in den Nachbrennerabschnitt 36. Typisch sind Flammenhaltermittel, die von mehreren V-förmigen, ringförmigen Stäben 39 gebildet sind, neben dem Auslaß oder stromabwärtigen Ende 38 des Mischers 32 angeordnet.

Während einer Verstärkung oder Nachverbrennung wird Brennstoff durch Sprühstäbe in die Kernabgasströmung eingespritzt, und in einigen Fällen in die Fanabgasströmung, stromaufwärts von den Flammenhaltern, wo er durch übliche Mittel gezündet wird. Der eingespritzte Brennstoff wird mit einem Gemisch von aus dem Kern 12 austretenden Abgasen und aus dem Kanal 26 austretender Luft im Nachbrennerabschnitt 38 verbrannt vor einem Austritt durch eine Abgasdüse. Die vorliegende Erfindung ist auf den Aufbau des Mischers 32 gerichtet.

In den Fig. 4 und 5 sind eine stromabwärtige Ansicht bzw. eine stromaufwärtige Ansicht von einer Mischeranordung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Mischeranordnung enthält einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Mischer 42, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden ersten und zweiten Rinnen 44 bzw. 46 bilden. Die Richtung der Gasströmung durch den Mischer 42 ist durch den Pfeil in den Fig. 4 und 5 angegeben. Jede der ersten Rinnen 44 enthält einen stromaufwärtigen Einlaß 48 und einen stromabwärtigen Auslaß 50. In ähnlicher Weise enthält jede der zweiten Rinnen 46 einen stromaufwärtigen Einlaß 52 und einen stromabwärtigen Auslaß 54.

Wie insbesondere in Fig. 5 dargestellt ist, werden die ersten und zweiten Rinnen 44 und 46 durch mehrere Seitenwände 60 gebildet, die radial und axial von einem Flansch 62 ausgehen. Der Flansch 62 ist mechanisch an einer entsprechenden Halterungsstruktur befestigt, um den Mischer 42 innerhalb des Triebwerks zu fixieren und zu positionieren. Die Halterungsstruktur und die Art und Weise, in der der Mischer 42 an der Halterungsstruktur befestigt ist, werden hier nicht näher erläutert; es kann irgendeine bekannte Halterungskonfiguration verwendet werden.

Jede Seitenwand 60 ist mit der einen benachbarten Seitenwand durch eine Deckwand 64 verbunden, um erste Rinnen 44 zu bilden. Jede Seitenwand 60 ist weiterhin mit ihrer anderen benachbarten Seitenwand durch eine Bodenwand 66 verbunden, um zweite Rinnen 46 zu bilden. Während die Bodenwände 66 im allgemeinen eben sind und radial verlaufen, sind die Deckwände 64 geneigt und bilden einen glatten Übergang in die entsprechenden Seitenwände 60, um die gewellte, axial und radial verlaufende Konfiguration der ersten und zweiten Rinnen zu bilden.

Die ersten Rinnen 44 des Mischers 42 sind aufgrund ihrer gewellten Konfiguration in der Lage, eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern 12 des Triebwerks 10 aufzunehmen. Dies ist am besten aus den Fig. 3 und 9 ersichtlich. Fig. 3 ist eine Teilseitenansicht des Triebwerks 10 mit der Mischeranordnung gemäß der Erfindung, und Fig. 9 ist eine Teildraufsicht des Mischers 42.

Aus der Niederdruckturbine 24 austretende Kerngase strömen durch Einlässe 48 der ersten Rinne 44 und treten durch Auslässe 50 der ersten Rinnen aus. Diese Strömungsbahn für heiße Gase ist durch den Pfeil 70 in Fig. 3 dargestellt. In ähnlicher Weise tritt kältere Fanluft, die durch den Bypass-Kanal 26 strömt, in Einlässe 52 der zweiten Rinnen 46 ein und tritt aus Ausläßen 54 der zweiten Rinnen aus, um sich mit heißen Kerngasen zu mischen, die aus den ersten Rinnen 44 austreten. Die Strömungsbahn der kalten Fanluft aus dem Bypass-Kanal 26 durch die zweiten Rinnen 46 ist durch den Pfeil 72 dargestellt. Es sei daran erinnert, daß bis zu dem Austritt aus den entsprechenden Auslässen aus den ersten und zweiten Rinnen die heißen Kerngase und die kalte Fanluft durch Seitenwände 60, Deckwände 64 und Bodenwände 66 des Mischers 42 getrennt sind.

Darüber hinaus mischen sich die heißen Kerngase und die kalte Fanluft nicht vollständig, bevor sie eine endliche Strecke stromabwärts von den Auslässen 50 und 54 erreichen.

Die Mischeranordnung gemäß der Erfindung enthält ferner Mittel zum Richten heißer Kerngase in die zweiten Rinnen des Mischers stromaufwärts von den Auslässen der zweiten Rinnen, um die Temperatur der Fanluft in den zweiten Rinnen zu erhöhen. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Richteinrichtung einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Vormischer 80 auf, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden dritten Rinnen 82 bildet, wie es in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist. Die dritten Rinnen 82 haben jeweils einen stromaufwärtigen Einlaß 84 und einen stromabwärtigen Auslaß 86. Die Einlässe 84 sind in der Lage, eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern 12 des Triebwerks 10 aufzunehmen. Die Auslässe 86 sind im Abstand stromaufwärts von und in Strömungsverbindung mit Auslässen 54 von zweiten Rinnen 46 angeordnet. Auf diese Weise werden heiße Kerngase, die aus Auslässen 86 von dritten Rinnen 82 austreten, mit der kalten Fanluft gemischt, die durch zweite Rinnen 46 strömt, um die Temperatur der Fanluft vor dem Austritt aus Auslässen 54 in den Nachbrenner zu erhöhen.

In ähnlicher Weise, wie es vorstehend in bezug auf die ersten Rinnen beschrieben wurde, werden die dritten Rinnen, wie es Fig. 5 gezeigt ist, durch Seitenwände 90 gebildet, die durch eine Deckwand 92 verbunden sind, die glatt in Seitenwände 90 übergehen. Die Deckwände 92 sind geneigt, um die gewellte Konfiguration des Vormischers 80 zu bilden.

Brennstoff für die Nachverbrennung wird in die Abgasströmung durch Sprühstäbe injiziert, die von dem äußeren Gehäuse 28 oder von einer Zwischenstruktur, die an dem Außengehäuse 28 befestigt ist, radial nach innen verlaufen. Dieser Brennstoff wird in das Triebwerk an verschiedenen Positionen injiziert, um die Nachverbrennung in "Stufen" auszubilden. Diese Nachverbrennungs-Stufung als solche ist an sich bekannt. Die Konfiguration gemäß der Erfindung sorgt für eine vorteilhafte Weise, in der die Effekte der Nachverbrennungs-Stufung verbessert werden kann. Wie insbesondere in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, sind mehrere erste Sprühstäbe 100 angeordnet, um radial nach innen in das Triebwerk 10 durch die Deckwände 92 der dritten Rinnen 32 hindurch zu verlaufen und innerhalb der dritten Rinnen zu enden. Die Sprühstäbe 100 sind in Umfangsrichtung um das Außengehäuse 26 angeordnet und haben einen vorbestimmten Abstand zu einander, der dem Abstand der dritten Rinnen 82 entspricht. Brennstoff wird durch erste Sprühstäbe 100 in die heißen Kerngase eingespritzt, die durch dritte Rinnen 82 strömen. Auf diese Weise wird der Brennstoff aus den Sprühstäben 100 verdampft und mit den heißen Kerngasen, die durch die dritten Rinnen 82 strömen, gemischt, bevor eine Mischung mit der kalten Fanluft in den zweiten Rinnen 46 erfolgt. Dies verstärkt die Verdampfung und vergast den Brennstoff mit den heißen Kerngasen.

Es kann eine zweite Anzahl von Sprühstäben 102 vorgesehen sein, die stromabwärts von den Auslässen 86 der dritten Rinnen 82 enden. Der durch diese Sprühstäbe 102 eingespritzte Brennstoff wird mit der kalten Fanluft, die durch die zweiten Rinnen 46 strömt, und den heißen Kerngasen gemischt, die aus den dritten Rinnen 46 austreten.

Weiterhin können noch zusätzliche Sprühstäbe 104 vorgesehen sein, um Brennstoff in das heiße Kerngas einzuspritzen, das durch erste Rinnen 44 und durch den Bypass-Fankanal strömt, wie es bei Bypass-Triebwerken üblich ist.

Aufgrund des direkten Zusatzes von Brennstoff zu der heißen Kerngasströmung am Ausgang der dritten Rinnen 82 kann das stöchiometrische Verhältnis des Gemisches von heißem Kerngas und kalter Fanluft eng gesteuert werden, um die Anreicherungsstabilitätsgrenzen während der Nachverbrennung zu verbessern. In der Tat ist es in Abhängigkeit von den gewünschten Anreicherungsstabilitätsgrenzen möglich, gewisse oder alle Fansprühstäbe 104 zu eliminieren und Brennstoff für die Nachverbrennung nur durch Kernsprühstäbe 100 und 102 hinzuzufügen.

Wie bereits ausgeführt ist, wurde gefunden, daß ein wichtiger Parameter, der das Wiedererwärmungsvermögen in dem Anreicherungsstabilitätsabschnitt der Flugkarte beeinflußt, die Fanlufttemperatur ist. Die Konfiguration der Mischer- und Vormischeranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in den Fig. 3 bis 7 und 9 dargestellt ist, liegt heiße Abgase aus dem Kern 12 durch die dritten Rinnen 82 des Vormischers 80. Diese heißen Kernabgase werden mit Fanluft in zweiten Rinnen 46 des Mischers 42 gemischt, um die Fanlufttemperatur auf wirksame Weise zu erhöhen vor einem Austritt aus den zweiten Rinnen und dem Erreichen des Nachbrenners. Das Erhöhen der Temperatur der Fanluft auf diese Weise verschiebt auf wirksame Weise den Anreicherungsstabilitätsbereich des Strahltriebwerks aus der Flugkarte heraus und minimiert somit Möglichkeiten des Ausblasens oder einer instabilen Verbrennung in dem Abschnitt 200, der in Fig. 1 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Mischeranordnung für ein Bypass-Gasturbinentriebwerk gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Richteinrichtung, die von dem die dritten Rinnen 82 bildenden Vormischer 80 in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel gebildet ist, weist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel Leitungsmittel auf, die in Seitenwänden 60 des Mischers 42 ausgebildet sind. Die Leitungsmittel gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen Leitungen 110 auf, die einen Teil der heißen Gasströmung, die von dem Kern in die ersten Rinnen 44 eintritt, in entsprechende zweite Rinnen 46 leiten, um dadurch die Temperatur der Fanluftströmung zu erhöhen, die durch die zweiten Rinnen 46 hindurchtritt. Die Leitungen 110 werden durch eine stromlinienförmige Leitungswand 112 gebildet, die integral mit der Seitenwand 60 ausgebildet ist und die sich außen davon und longitudinal an dieser entlang verläuft. Auf diese Weise ist eine Turbulenz an den Seitenwänden 66 minimiert aufgrund der stromlinienförmigen Oberfläche der Leitungswand 112. Da darüber hinaus die Menge der heißen Kerngase, die von den Rinnen 44 in zweite Rinnen 46 durch Leitungen 110 strömen, eine Funktion der Geometrie von Öffnungen 82 ist, kann diese Geometrie so gewählt werden, daß ein vorbestimmtes Volumen von heißen Abgasen aus ersten Rinnen 44 in zweite Rinnen 46 strömt, um dadurch die Temperatur der Fanluft um einen vorbestimmten Betrag gemäß den volumetrischen Strömungen der Fanluft durch die Rinnen 46 und der heißen Abgase durch die Leitungen 110 zu erhöhen. Dabei kann jede Anzahl von Öffnungen 82 individuell in den Seitenwänden 60 ausgebildet werden, um heiße Abgase aus ersten Rinnen 44 in zweite Rinnen 46 zu leiten.

Claims (15)

1. Mischeranordnung für ein Bypass- Gasturbinentriebwerk, gekennzeichnet durch einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Mischer (42), der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden ersten und zweiten Rinnen (44, 46) bildet, wobei jede der ersten und zweiten Rinnen einen stromabwärtigen Auslaß (50, 54) und einen stromaufwärtigen Einlaß (48, 52) aufweist, von denen die Einlässe der ersten und zweiten Rinnen auf entsprechende Weise eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks und eine äußere Fanluftströmung aus dem Bypasskanal (26) des Triebwerks aufnehmen können, und eine Einrichtung (bei 80; 110) zum Richten heißer Kerngase in die zweiten Rinnen (46) stromaufwärts von den Auslässen der zweiten Rinnen zur Erhöhung der Temperatur der Fanluft in den zweiten Rinnen.

2. Mischeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richteinrichtung einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Vormischer (80) aufweist, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten dritten Rinnen (82) aufweist, wobei jede der dritten Rinnen einen Auslaß (86), der in einem vorbestimmten Abstand stromaufwärts von den Auslässen der zweiten Rinnen angeordnet ist, und einen Einlaß (84) aufweist, in dem eine innere heiße Gaströmung aus dem Kern des Triebwerks aufnehmbar ist.

3. Mischeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Rinnen (82) in einer axialen Strömungsverbindung mit entsprechenden zweiten Rinnen (46) derart angeordnet sind, daß die durch die dritten Rinnen (82) strömende heiße Gasströmung aus den Auslässen (86) der dritten Rinnen (82) austritt und sich mit der Strömung von Fanluft durch die zweiten Rinnen mischt derart, daß die Temperatur der Fanluft vor dem Erreichen der Auslässe der zweiten Rinnen erhöht wird.

4. Mischeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Rinnen (82) durch mehrere Seitenwände (90) gebildet sind, wobei jedes Paar von Seitenwänden durch eine Deckwand (92) verbunden sind, die radial geneigt ist zur Bildung der gewellten Konfiguration des Vormischers (80).

5. Mischeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Rinnen (46) durch mehrere Seitenwände (60) gebildet sind, die jeweils mit einer benachbarten Wand durch eine Deckwand (64) zur Bildung der ersten Rinnen der Anordnung und mit der anderen benachbarten Seitenwand durch eine Bodenwand (66) verbunden sind zur Bildung der zweiten Rinnen der Anordnung.

6. Mischeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk ein äußeres Gehäuse (28) und eine Anzahl erster Sprühstäbe (100) aufweist, die von dem Außengehäuse radial nach innen verlaufen und in jeder dritten Rinne (82) enden.

7. Mischeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zweite Sprühstäbe (102) von dem Außengehäuse (28) radial nach innen verlaufen und im Abstand stromabwärts von den ersten Sprühstäben (100) und nahe den Auslässen (86) der dritten Rinnen (82) angeordnet sind.

8. Mischeranordnung für ein Bypass- Gasturbinentriebwerk, gekennzeichnet durch:
einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Mischer (42) mit mehreren Seitenwänden, die durch abwechselnde Deck- und Bodenwände verbunden sind zur Bildung einer Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden ersten und zweiten Rinnen, wobei jede der ersten und zweiten Rinnen einen stromabwärtigen Auslaß und einen stromaufwärtigen Einlaß aufweist, wobei in den Einlässen der ersten und zweiten Rinnen auf entsprechende Weise eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks und eine äußere Strömung von Fanluft aus dem Bypass-Kanal des Triebwerks aufnehmbar sind, und eine Leitungseinrichtung (110), die in den Seitenwänden des Mischers ausgebildet ist, zum Leiten eines Teils der heißen Gaströmung aus den ersten Rinnen in die zweiten Rinnen für eine selektive Erhöhung der Temperatur der durch die zweiten Rinnen strömenden Fanluft.

9. Mischeranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinrichtung wenigstens eine Öffnung (82) aufweist, die in jeder Seitenwand (60) ausgebildet ist.

10. Mischeranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (82) durch eine stromlinienförmige Leitungswand (112) gebildet ist, die integral mit der Seitenwand ausgebildet ist und außen von und axial entlang der Seitenwand (60) verläuft.

11. Mischeranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flammenhalteeinrichtung im wesentlichen neben dem Ende des Mischers (42) angeordnet ist zur Stabilisierung der Verbrennung von Brennstoff und Luft in einem Nachbrennerabschnitt des Triebwerks während einer Schubverstärkung.

12. Bypass-Gasturbinentriebwerk, enthaltend:
ein Kerntriebwerk mit einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Hochdruckturbine, die strömungsmäßig in einer Reihe angeordnet sind zur Erzeugung einer heißen Gasströmung,
eine Niederdruckturbine, die stromabwärts von der Hochdruckturbine angeordnet ist,
ein Kerntriebwerksgehäuse und ein äußeres Gehäuse, das zur Bildung eines Ringkanals im Abstand von dem Kerntriebwerksgehäuse angeordnet ist,
einen Fan (Bläser), der stromaufwärts von dem Verdichter angeordnet ist und mit der Niederdruckturbine in Verbindung steht zum Verdichten einer Strömung von Fanluft in dem Kanal,
eine Düseneinrichtung zur Lieferung von Antriebsschub für das Triebwerk,
gekennzeichnet durch stromaufwärts von der Düseneinrichtung angeordnete Mittel zum Mischen eines Teils der heißen Gasströmung mit der Fanluftströmung, wobei die Mischmittel enthalten:
einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Mischer, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden ersten und zweiten Rinnen bildet, wobei jede der ersten und zweiten Rinnen einen stromabwärtigen Auslaß und einen stromaufwärtigen Einlaß aufweist, wobei in den Einlässen der ersten und zweiten Rinnen auf entsprechende Weise eine innere heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks und eine äußere Strömung von Fanluft aus dem Bypass-Kanal des Triebwerks aufnehmbar ist, und
eine Einrichtung zum Richten heißer Kerngase in die zweiten Rinnen zur Erhöhung der Temperatur der Fanluft in den zweiten Rinnen.

13. Triebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Richteinrichtung einen gewellten, im wesentlichen ringförmigen Vormischer aufweist, der eine Anordnung von radial und axial langgestreckten, abwechselnden dritten Rinnen aufweist, die jeweils einen Auslaß, der einen vorbestimmten Abstand stromaufwärts von dem Auslaß der zweiten Rinnen aufweist, und einen Einlaß aufweisen, in dem eine heiße Gasströmung aus dem Kern des Triebwerks aufnehmbar ist.

14. Triebwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Rinnen in einer Axialströmungsverbindung mit entsprechenden zweiten Rinnen angeordnet sind, derart, daß die durch die dritten Rinnen strömende heiße Gasströmung sich mit der Fanluftströmung durch die zweiten Rinnen mischt zur Erhöhung der Temperatur der Fanluft vor dem Erreichen des Auslasses der zweiten Rinnen.

15. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erste Sprühstäbe von dem äußeren Gehäuse des Triebwerks radial nach innen verlaufen und innerhalb einer entsprechenden dritten Rinne enden.