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Strahlantrieb, insbesondere zum Vortrieb von Luftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft einen Strahlantrieb, insbesondere zum Vortrieb von Luftfahrzeugen, -bestehend
aas einem Verdichter, einer um die Tur!biin@enwelile von KÜhilluft umströmten Brenmka"rnmer
oder deren .mehreren mit gesteuerten Ein- oder AuslußgLiedern oder gesteuerten Ein-
und Auslaß;gliedern, einer Gasturfiiive und einer Rückstoßdüse.
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Es sind Sbrahltrielbwerke bekannt, bei welchen d sie den mechanischen
Teil des Verdichters untreilbende Gasturbine- .mit Gleiclidruckverbrennung arbeitet.
Solche Turbinen haben. jedbch versdhi@edeme Nachitedile, die sich insbesondere bei
Strahllantrieben ungünstig auswirken. So gibt es zur Zeit noch keinen Schaufelbaustoff,
welcher eine dauernde hohe Wärmebeanspruchung hei gleichzeitig hoher tne,chaniiisdher
Beanspruchung aushält. Ein Strahlantrieb mit einer mIt Gleichdruckverbrennang arbeitenden
Turbine hat ferner den Nachteil, daß .die wirtschaftliche Umwundlung der in den
austretenden Verbrennungsgajsen enthaltenen Energie .bei den vorläufig erreichten
Flugzeuggeschwindngkei-ten (Unterscha.11@geschwindngkeit) in Rück--stoßkraft praktisch
schwer möglich :ist.
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Es ist zwar ein Strahltriebwerk .bekanntgeworden, dessen Verdichter
durch eine mit Verpuffung arbeitende Turbine angetrieben wird. Dieses Triebwerk
hat jedoch den Nachteil, daß zu seinem Betrieb neben der Gasturbine
auch
Dampfturhin#.n nrytwundi'g sind und daß es für Gien Einbett in Luftfahrzeti1eii
zu schwer ist.
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Eine leichtere Bauweise ist in eineinStrabltriebwerk finit im Gleichdruckverfahren
arbeitendcr Gasturbine bekannt, bei welchem die in einem inelirstufigeit radial
durchströmten Verdichter erzeugte Betriebsluft vor ihrem Eintritt in die Brennkammer
in Kühl-und Brennluft geteilt wird, wobei der um die Brennkammer herumgeführte Kühlluftstrom
vor dem Eintritt des Treibmittels in die Gasturbine mit diesem vereinigt wird. Die
um die Brennkammer herumgeführte Kühlluft hat auch noch kurz vor ihrem Eintritt
in das Turbinenlaufrad einen von dem aus der Brennkammer strömenden Treibmittel
so verschiedenen physikalischen Zustand; daß ihre Vereinigung mit dem Treibmittel
vor dem Laufrad Verluste durch Wirbelungen mit sich bringt, wodurch die durch Wärmeaustausch
von der Kühlluft aufgenommene Energie praktisch verlorengeht.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß dieWändeder
Brennkammer und der Kühlluftleitungen bis unmittelbar an die Turbinenlaufradbeschaufel,ung
herangeführt sind, derart. daß der Treibgasstrom und die Kühlluftströme bis zu ihrem
Eintritt in die Laufradbeschaufelung voneinander getrennt geführt sind und die an
die Kühlluft abgegebene Wärmeenergie zum Teil im Turbinenläufer in mechanische Energie,
zum anderen Teil in der Entspannungsdüse in Vortriebsleistung umgewandelt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Turbiinenbeschaufelung
durch Scheidewände unterteilt ist und die Beschaufelung der so gewonnenen einzelnen
Abschnitte dem Zustand (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit) der einzelnen Treibmittelströme
(Gas, Kühlluft) angepaßt ist. Eine noch weitergehende Vereinfachung am Aufbau kann
gemäß der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Ein- oder Auslaßglieder oder
Ein- und Auslaßglieder der Brennkammer durch mit der Turbinenwelle undrehbar verbund
ne Nocken gesteuert werden.
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Der durch die Erfindung erreichbare Vorteil liegt darin, daß die Beaufschlagung
des Gasturbinenläufers durch Gasströme veT-schiedenen physikalischen Zustandes ohne
Wirbelbildung erfolgt. Die Anwendung der Erfindung bringt eine wesentlich: Verbesserung
des Wirkungsgrades des Gesamttriebwerkes.
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Es ist bekannt, die Beschaufelungen voll Gasturbinenläufern durch
Dampf zu kühlen. Dieser Vorschlag ist jedoch auf die Gasturbinen in Luftfahrzeugtriehwerken
nicht anu-rtidl)ar. weil kein Dainpf znr Verfüzttn,, j @tit. Auflerde-in hat tl:ie
crhndungstn ,, =ltisiülirun" gegenüber rhcr behanntn hiilil#iii" tnit Dampf den
Vorteil. dafl elie lüihlluft ihrs. aufgen,ntmene tt'ürni:@nergi zum "f:il all eine
eigens für sie liereclinete 11111 -,el)aute Schaufelgruppe abgibt, während der lZest
vier \@'ürm`en:gie in der anschlie(.ic;ncl@n huch :toflchise unter t'ortrieh:cerzetignn;g
etit:j)annt wird. Es ist eine Ventilsteuerung für ül- und Gasturbinen bekannt, hei
welcher die NockensteuLrwelle nicht wie sonst üblich neh`n der Turbinenwelle angeordnet,
sond-rn als die Turbinenweile umschließende 1-Icbhlwzllc ausgebildet ist. Dieser
hohlen \ccl:cnwzlle haften die gleichen Nachteile von einer vollen an. Es ist zu
ihrer Einstellung eine- Anzahl von Einzelteilen, wie z. B. eine besondere Lagerung,
eine besondere Antriebsvorrichtung, erforderlich, die ihre Verwendung bei Strahltriebwerken
nicht ratsam erscheinen lassen.
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Der durch dieErfindung erzielteFortschritt liegt darin, daß die Nockenwelle
überhaupt fortfällt und daß ihre Wirkungsweise von der Turbinenwelle übernommen
wird. Der Vorteil liegt auf der Hand. je wenigerEinzelteile ein Strahltriebwerk
hat, desto leichter und betriebssicherer ist es.
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Die Zeichnung zeigt eilt Ausführungsbeispiel der Erfindung im Mittellängsschnitt.
Der Läufer i des mechanischen Verdichters 2 ist auf dem einen Ende der Welle 3 angeordnet,
an deren anderem Ende der Läufer 4 der Gasturbine5 befestigt ist. Die Brennkammern
6 der Gasturbine sind im gleichmäßigen Abstand um die Turbinengelle 3 angeordnet.
Sie sind längs gestrezlct und mit ihrer Längsachse gleichachsig zur Turbinenwelle
befestigt. Der Einlaß und der Auslaß der Brennkammer 6 werden durch ein Einlaßventil7
und ein Auslaßventil8 gesteuert. Das Einlaßventil 7 ist hierbei alt d:r dem Verdichter
2 zugekehrten Seite der Brennkammer 6 und das Auslaßventil auf der der Gasturbine]
zugekehrten Seiteder Brennkammer 6 angeordnet. Die Einlaßventile 7 und die Auslaßventile
8 «erden unmittelbar von der Turbinenwel:le3 aus gesteuert, indem auf dieser Turbinenwelle
3 gemeinsame Steuerungsnocken 9 und io angeordnet sind, die auf die betreffenden
Ventile in alt sich bekannter Weise einwirken. Die Ein- und Auslaßventile- sind
hierbei je in einer zur Turbinenachse senkrechten 1?bene angeordnet und radial gegen
die Turbinenwelle 3 gerichtet. Die Brennkammer 6 ist von einer Leitung i i umgeben,
die einerseits mit der Einlaßöftnunglla der Brennkammer und andererseits mit dem
Verdichter 2 in leitender Verbindung stellt, während die Auslaßöitnung
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der Brennkammer ül)er einen l>eso.ncle,ren Kanal zum
Turbinenläufer führt, so daß ein Toil der von dem Verdichterlaufrad i geförderten
Druckluft die Breniikainmer 6 umspült und hierbei kühlt. Die Brennkammern 6 sind
hierbei durch Anwendung bekannter 'Mittel, wie z. B. Kühlrippen oder Kühlstifte,
und- durch eine zweckmäßige Formgeiliung ihrer Oberfläche als Wärmenustausdlier
ausgebildet und in der Leitung i i so angeordnet, daß sie im Sinne einer möglichst
großen Wärmeabgabe umströmt werden. Die durch den Wärmeaustausch mit den in den
Ere-nnkammern 6 befindlichen Brenngasen erhitzte Druckluft, welche in der Leitung
i i strömt, entspannt sich,in einer eigenen Beschaufelung der Gasturbine. Der Gastwrbinenläufer
4 ist zu diesem Zweck mit einer mehrkränzigen Beschaufelung versehen, wobei die
Sdhaüfeln 12 als Doppelstockschaufeln ausgeführt sind, deren einer Teil i 2a von
den Brenngasen der Gasturbine mit Unterbrechungen: und deren anderer Teil I2h von
der die Brennkammern umströmenden und erhitzten Druckluft gleichmäßig beaufschlagt
wird. Brenngase und Druckluft vermischen sich, nachdem sie die Beschaufelung des
Läufers 4 leis'tunwabgebend Jurehströmt haben, in der an den Läufer4 der Gasturbine
anschließenden Rückstoßdüse 13, in welcher auch die Gase auf den Außendruck unter
Abgabe einer Rückstoßkraft entspannt werden.