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Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines Flugzeugstrahlantriebes
mit Vorverdichter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Flugzeugstrahlantriebes
mit Vorverdichter, bestehend aus einem Luftverdichter, einer den Verdichter antreibenden
Kolbenbrennkraftmaschine und einer Rückstoßdüse und Einrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens.
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Es ist vorgeschlagen worden, insbesondere in den Mündungsteilen der
Rückstoß düse eines Flugzeugstrahlantriebes zusätzlich Brennstoff zur. Verbrennung
zu bringen, um so den Schub des Strahlantriebes zu vergrößern. Der zusätzliche Brennstoff
wurde bisher durch besondere Düsen unmittelbar in das Luft-Abgas-Gemisch, nachdem
es die Kolbenbrennkraftmaschine verlassen hatte, eingeführt und in dem als Brennkammer
ausgebildeten Teil der Rückstoßdüse verbrannt. Ein solches Verfahren hat jedoch
verschiedene Nachteile. So ist es z. B. schwer möglich, eine einwandfreie Vermischung
von Brennstoff und Luft-Abgas-Gemisch herbeizuführen. Eine solche Vermischung ist
jedoch notwendig, um einen guten chemischen Wirkungsgrad der Verbrennung zu erzielen.
Bringt man ferner schwer verdampfbare Brennstoffe zusätzlich zur Verbrennung, dann
ist die Vergasung des eingespritzten Brennstoffes eine ungenügende und das Verfahren
dadurch unwirtschaftlich.
Es ist ferner bekannt, in die Brennkraftmaschine
ein überfettetes Treibmittelgemisch einzuführen, d. h. ein solches, welches einen
Überschuß an brennbaren Bestandteilen aufweist, also unter Luftmangel verbrennt.
Erst in dem nachfolgenden Brennraum wird zusätzliche Verbrennungsluft in hinreichenden
Mengen zugeführt. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß in der Brennkraftmaschine
nur eine unvollkommene Verbrennung des eingeführten, zu fetten Brennstoff-Luft-Gemisches
erfolgt, wobei die unerwünschten, einen Dauerbetrieb gefährdenden Nebenwirkungen,
wie z. B. Rußbildung, Schwelen usw., nicht zu vermeiden sind.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und die Regeln
zum Bau von Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens zum Betrieb eines Flugzeugstrahlantriebes
anzugeben, bei welchem die den bekannten Verfahren und Einrichtungen anhaftenden
Nachteile vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß den Arbeitszylindern
der Kolbenbrennkraftmaschine nach erfolgter Verbrennung des normalen Brennstoff-Luft-Gemisches,
vorzugsweise gegen das Ende des Arbeitshubes, zusätzlich Kraftstoff zugeführt wird,
derart, daß eine Anreicherung von feinverteiltem Kraftstoff in den Abgasen auftritt
und daß dieses Kraftstoff-Abgas-Gemisch nach Beendigung des Arbeitshubes mit einem
Teil der vom Verdichter geförderten Luft in Berührung gebracht und in dieser verbrannt
wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Überschußbrennstoff
einen höheren Zündpunkt als der Betriebsstoff der Brennkraftmaschine, wobei es z.
B. vorteilhaft ist, die Kolbenbrennkraftmaschine mit Leichtöl zu betreiben, während
der zusätzlich zugeführte Überschußbrennstoff ein Schweröl ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu erblicken, daß der
an die Auslässe der Brennkraftmaschine sich anschließende Teil der Rückstoßdüse
als Mischkammer für die vom Verdichter geförderte Luft und die Abgase der Brennkraftmaschine
eingerichtet ist, wobei in der Mischkammer die Verbrennung des in den Abgasen noch
enthaltenen, nicht verbrannten Brennstoffes erfolgt.
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Die Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bringt
schon aus dem Grunde gegenüber den bekannten Verfahren bedeutende Vorteile, weil
bei ihm die Verbrennung des Kraftstoffes in der Brennkraftma:schine im Einklang
mit den während der jahrzehntelangen Entwicklung der Brennkraftmaschine gewonnenen
Erkenntnissen verläuft. Erst nachdem die Verbrennung unter den günstigsten Bedingungen,
also weder unter Luftmangel noch unter übermäßigem Luftüberschuß erfolgt ist, wird
der zusätzliche Kraftstoff, der vorteilhaft auch eine von dem erst verbrannten Kraftstoff
verschiedene Zündtemperatur hat, in die heißen Abgase eingeführt. der dort aber
mangels Sauerstoff noch nicht verbrennen kann, sondern dessen Verbrennung erst in
dem der Brennkraftmaschine folgenden Mischraum unter ebenfalls besten Bedingungen
erfolgt. Es wird auf diese Weise eine erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades erreicht.
Darüber hinaus bietet die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung noch den Vorteil,
daß der zusätzliche Kraftstoff in den sich noch im Zylinder befindenden heißen Abgasen
restlos verdampft und daß die Zylinderwände und der Kolbenboden durch die erforderliche
Verdampfungswärme wirksam gekühlt werden.
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Die Zeichnung zeigt einen Mittellängsschnitt durch einen Düsenmotor.
Dieser besteht aus einem mechanischen Luftverdichter i. einer diesen Verdichter
antreibenden Kolbenbrennkraftmaschine a und einer Verkleidung 3. Die Ausströmdüse
3a setzt sich in einer die Brennkraftmaschine 2 und den Verdichter einhüllende Ummantelung
3b fort, um schließlich an d°r Eintrittss-cite des m°_chaniscll#-n %-erdichters
i in einer Verdichtungsdüse 3c zu enden. Die Teile 3a, 3b und 3c bilden die windschnittige
Verkleidung 3 des Düsenmotor. In den Brennraum des Arbeitszylinders 4 münden mindestens
zwei Einspritzdüsen .5a und Sb sowie die Zündkerze 6. Die Ausströmleitung 7 mündet
in einen Mischraum 8 der Rückstoßdüse 311. Dieser Raum 8 schließt sich an eine ringförmige
Führungswand 9 an. die ein: sattelförmige Verjüngung des freien Durchtrittsquerschnittes
der Rückstoßdüse 3a hervorruft. io sind ebenfalls Zündkerzen oder Glühstifte.
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Die anströmende Luft tritt durch die Eintrittsöffnung i i in die Verdichtungsdüse
3c ein, wird in -dieser gestaut und mit Hilfe des mechanischen Verdichters i auf
ihren endgültigen Betriebsdruck gebracht. Ein Teil der verdichteten Luft tritt durch
die Eintrittsöffnungen 12 der Arbeitszylinder q. in den Brennraum derselben ein,
während der andere Teil der verdichteten Luft die Arbeitszylinder .I umspült und
hierbei wirksam kühlt. Die in den Brennraum der Arbeitszylinder gelangende Luft
wird verdichtet und durch die Düse 5" mit einer gewichtsverhältigen
Brennstoffmenge versehen. Annähernd in dem oberen Totpunkt des Kolbens wird das
Gemisch mit Hilfe der Zündkerze 6 gezündet und verbrannt. Während der Entspannung
der heißen Brenngase wird durch die Düse 5b Brennstoff in das heiße Brenngas eingespritzt.
Dieser durch die Düse Sb geförderte Brennstoff
(z. B. Schweröl)
hat vorzugsweise einen höheren Zündpunkt als der durch die Düse 5a vorzugsweise
während der Verdichtung eingespritzte Brennstoff. Der in die heißen Brenngase während
der Entspannung durch die Düse 5b geförderte Brennstoff verdampft und entzieht dadurch
den heißen Brenngasen Wärme, so daß eine wesentliche Minderung der mittleren Temperatur
der Brenngase erfolgt. Der verdichtete Brennstoff verläßt zusammen mit den Abgasen
durch die Leitung 7 den Arbeitszylinder 4 und gelangt in den Raum 8 der Rückstoßdüse.
In diesem Raum 8 erfolgt eine Vermischung des verdampften Brennstoffes und der Abgase
mit der restlichen von dem mechanischen Verdichter i geförderten und durch die Kühlwärme
der Arbeitszylinder 4 erwärmten Luft. Zufolge des sattelförmigen Teiles 9 wird die
Geschwindigkeit dieser Luftmasse in dem Brennraum 8 der Rückstoßdüse 3a verringert,
d. h. der Drück dieser Luft wird vorübergehend erhöht. Bei diesem erhöhten Druck
erfolgt nun durch die Vermischung des vergasten Brennstoffes die Verbrennung desselben,
die mittels der Zündkerzen io eingeleitet wird. Durch die Verbrennung erfolgt eine
weitere Energieerhöhung des Luft-Abgas-Gemisches, das sich in der Düse
3" entspannt, durch die Auslaßöffnung 13 austritt und eine Rückstoßkraft
erzeugt: