DE768057C - Strahlantrieb, insbesondere zum Vortrieb von Luftfahrzeugen - Google Patents

Strahlantrieb, insbesondere zum Vortrieb von Luftfahrzeugen

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DE768057C
DE768057C DEJ64541D DEJ0064541D DE768057C DE 768057 C DE768057 C DE 768057C DE J64541 D DEJ64541 D DE J64541D DE J0064541 D DEJ0064541 D DE J0064541D DE 768057 C DE768057 C DE 768057C
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DE
Germany
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cooling air
turbine
jet propulsion
outlet
inlet
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Expired
Application number
DEJ64541D
Other languages
English (en)
Inventor
Max Adolf Dipl-Ing Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 I I6 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.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Strahlantrieb, i=nsbesondere zum Vortvieb von Luftfahrzeugen, bestehend aus einem Verdichter, einer um die Turbinenwelle angeordneten, von Kühlluft umströmten Brennkammer oder deren mehreren mit gesteuerten Ein- oder Auslaßgliedern öder gesteuerten 1.:i11- aiid Auslaßglicclern, einer liasttii-liiiie und einer hüaato(idüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der lirennl:;iiiiiiie#i-(6) und der hühlluttleitllngen @i i) his unmittelbar an die Turbin ;enlaufracllieschaufel:ting (t2) lierangefiilirt sind. derart, daß der Treihgasstrom und die Kühlluftströme his zu ihrem Eintritt in die La.ufradbeschaufelung (i2) voneinander getrennt .geführt sind und die :in die Kühlluft abgegebene Wärmeenergie zum Teil im Turbinenläufer (4) in mechanische Energie, zum anderen Teil in der Entspannungsdüse (i3) in Vortriebsleistung umgewandelt wird.
  2. 2. Strahlantrieb nach Anspruch i. da- durch gekennzeichnet, da.ß die Turbinenbesahaufelung (I2) durdh Scheidewände unterteilt ist und die Beschauiel.ung der so gewonnenen einzelnen Abschnitte (I2°, I2L) dem Zustand (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit) der einzelnen Treibmittelströme (Gas, Kühlluft) arigepaßt ist.
  3. 3. Strahlantrieb nach Anspruch i, daduTch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Awslaßglieder oder Ein- und Auslaßglieder (7, S) der Brennkammer (6) durch mit der Turbinenwelle (3) undrehbar verbundene Nocken (9, io) gesteuert werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsdhe Patentschriften Nr. 355 003, 644633, schweizerische Patentschrift Nr. i,,o 4.99: französische Patentschriften NTr. 719 S58, 798489.
DEJ64541D 1939-05-12 1939-05-12 Strahlantrieb, insbesondere zum Vortrieb von Luftfahrzeugen Expired DE768057C (de)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE385003C (de) * 1922-01-25 1923-11-12 Alfred Krone Ventilsteuerung fuer OEl- und Gasturbinen
FR719858A (fr) * 1931-06-18 1932-02-12 Turbine
CH180499A (de) * 1933-02-10 1935-10-31 Milo Ab Gleichdruckgasturbine.
FR798489A (fr) * 1935-02-15 1936-05-18 Procédé et dispositifs pour la transformation d'énergie thermique en énergie cinétique directement utilisable
DE644633C (de) * 1932-03-31 1937-05-10 E H Hans Holzwarth Dr Ing Betriebsverfahren fuer durch Rueckstoss eines Treibmittels wirksame Fahrzeugantriebsanlagen

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