DE554906C - Luftstrahlmotor fuer Hochflug - Google Patents

Description

• Luftstrahlmotor für Hochflug Die Erfindung betrifft einen Luftstrahlmotor für Hochflug bei überkritischen, hohen Geschwindigkeiten.
• Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit von Luftfahrzeugen mit Schraubenantrieb durch die Festigkeit des verfügbaren Baustoffes nach oben begrenzt ist. Es ist ferner bekannt, daß sehr große Geschwindigkeiten günstig in hohen, dünnen Luftschichten erreicht «-erden können. Bei geringer Luftdichte ist aber eine erhöhte Schraubengeschwindigkeit erforderlich, um dieselbe Rückwirkung zu erreichen. Die Fliehkraft, «-elche den Baustoff der Schrauben bei hohen Fluggeschwindigkeiten in Anspruch nimmt, ist sehr bedeutend.
• Um die Geschwindigkeit von Flugzeugen über die durch die Festigkeit des Schraubenbaustoffes bedingte Grenze erhöhen zu können, wurden in der letzten Zeit Versuche mit Raketen gemacht. Durch diese wird das Flugzeug infolge des Rückdruckes der ausströmenden Gase angetrieben. Es ist bekannt, derartige Gase mit hohem Anfangsdruck und hoher Anfangstemperatur dadurch zu erzeugen, daß die Luft der Umgebung verdichtet und mit Brennstoff vermischt verbrannt wird.
• Es wurden auch Luftstrahlmotore vorgeschlagen, welche aus einem in der Bewegungsrichtung liegenden Körper bestehen, welcher vorn eine Lufteintrittsöffnung, dahinter eine Verdichtungsdüse mit Brennstoffzuführung und Zündung nahe der Stelle des höchsten Druckes und anschließend eine Ausdehnungsdüse besitzt, wobei sich aber die Verdichtungsdüse in der Strömungsrichtung erweitert. Solche Motore waren für unterkritische Geschwindigkeiten bestimmt und selbst für solche, noch mehr aber für überkritische Geschwindigkeitsverhältnisse, unbrauchbar.
• Bei einer Verdichtung, welche einen genügend guten Wirkungsgrad sichert, ist nämlich die Endgeschwindigkeit der ausströmenden Luft oder ,des ausströmenden Verbrennungsgases sehr groß, im allgemeinen das Mehrfache der kritischen Geschwindigkeit: Einen guten Wirkungsgrad. wobei die Fluggeschwindigkeit zweckmäßig halb so groß sein soll als die relative Ausströmungsgeschwindigkeit, kann man also nur dann erreichen, wenn auch die Fluggeschwindigkeit überkritisch ist. Derartige Geschwindigkeiten können praktisch nur in ganz hohen Luftschichten erreicht werden, wo der geringen Dichte der umgebenden Luft entsprechend der Flugwiderstand trotz der großen Gesch-,vindigkeiten nicht unüberwindlich hoch ist.
• Der Luftstrahlmotor gemäß der Erfindung ist entsprechend diesen Überlegungen gebaut und unterscheidet sich nicht nur in seinem Verwendungsgebiet, sondern auch in seiner Bauart grundsätzlich von den bisher vorgeschlagenen Luftstrahlmotoren.
• Gemäß der Erfindung wird der Ouerschnitt der Verdichtungsdüse in der Strömungsrichtung anfangs verjüngt. Die Zeichnung veranschaulicht drei Ausführungsformen ,des Luftstrahlmotors gemäß der Erfindung.
• Die Bauart und die Wirkungsweise des Motors soll an Hand des Beispiels nach Abb. i erläutert werden.
• Der Motor bewegt sich mit dem Flugzeug in der Pfeilrichtung A, die Luft strömt also mit dem Druck P der Umgebung in einer der Pfeilrichtung A entgegengesetzten Richtung mit einer der Fluggeschwindigkeit entsprechenden, überkritischen kelativgeschwindigkeit v1 ein und wird durch eine sich der Eintrittsöffnung anschließende, sich zunächst verjüngende Verdichtungsdüse zuerst bis zur kritischen Geschwindigkeit und dann in dem sich erweiternden Teil der Verdichtungsdüse weiter auf den Druck P2 verdichtet. Die in dieser Weise vorverdichtete Luft strömt mit einer dieser Verdichtung entsprechenden, verhältnismäßig kleinen Endgeschwindigkeit der Stelle B zu, wo die Brennstoffzufuhr erfolgt. Bei C wird das Gemisch beim Eintritt in eine zweite Düse, welche grundsätzlich ähnlich ausgebildet ist wie die Verdichtungsdüse, entzündet und verbrannt. In der Düse erfolgt die Ausdehnung bis zu einem Enddruck P, der möglichst dem Druck der Umgebung entsprechen soll. Dementsprechend ist die Endgeschwindigkeit v2 eine hohe, überkritische Geschwindigkeit. Der Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten bei der Ausströmung und bei der Einströmung verursacht eine Rückstoßkraft, welche unter überwindung der Widerstände die Geschwindigkeit des Flugzeuges sichert.
• Wie bereits er-#vähnt; ist-der W4lmrgsgradeines solchen Luftstrahlmotors der günstigste, wenn die Fluggeschwindigkeit halb so groß ist als die relative Ausströmungsgeschwindigkeit.
• Der thermische Wirkungsgrad des Motors ist am günstigsten, wenn das Verhältnis zwischen dem Druck, der Wärmezufuhr und dem Enddruck der Entspannung am größten ist, wenn also .die Luftdichte der Umgebung sehr gering und der Enddruck der Verdichtung hoch ist. Derartige Verhältnisse können nur in äußerst hohen Luftschichten erreicht werden. Durch die Ausbildung der Verdichtungsdüse in der angegebenen Weise, nämlich daß sich die Düse zunächst in der Strömungsrichtung verjüngt und durch die Verwendung einer Entspannungsdüse, welche sich in der Strömungsrichtung gegen ihr Ende verbreitert, wird eben erreicht, daß die Fluggeschwindigkeit nahe gleich der halben relativen Abgas-Ausströmungsgeschwindigkeit wird.
• Abb.2 zeigt einen ähnlichen Luftstrahlmotor, bei welchem aber der Lufteinströmungsquerschnitt verschieden vom Abgasquerschnitt ist. Dadurch wird eine Bemessung ermöglicht, bei welcher sich die Verbrennungsgase bis zum Druck der Umgebung ausdehnen und dadurch günstig ausgenützt werden.
• Nach Abb. 3 wird die Verdichtung durch einen Kreiselverdichter, dessen Flügel b durch Windflügel a, angetrieben werden, vergrößert, um den thermodynamischen Wirkungsgrad zu erhöhen.
• Die erforderliche Anfangsgeschwindigkeit kann dem Flugzeug in beliebiger Weise, z. B. durch einen besonderen Motor, etwa eine Rakete oder durch ein Vorspannfahrzeug oder durch Abfahren von einem 'höheren Punkt durch die Erdbeschleunigung o. dgl., erteilt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Luftstrahlmotor für Hochflug für Luftfahrzeuge mit überkritischen, großen Geschwindigkeiten, bestehend aus einem --in der-Bewegungsrichtung liegenden Körper, welcher vorn eine Lufteintrittsöffnung, dahinter eine Verdichtungsdüse mit Brennstoffzufuhr und Zündung nahe der Stelle des höchsten Druckes und anschließend eine Ausdehnungsdüse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Verdichtungsdüse sich in der Strömungsrichtung anfangs verjüngt.
2. 2. Luftstrahlmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem engsten Querschnitt ein Verdichter eingeschaltet ist.