DE844406C

DE844406C - Cooling device on aircraft with multiple engines

Info

Publication number: DE844406C
Application number: DED3579D
Authority: DE
Inventors: Reinhold Freitag
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1942-09-09
Filing date: 1942-09-09
Publication date: 1952-07-21

Description

Kühlvorrichtung an Flugzeugen mit mehreren Antriebsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung an Flugzeugen mit mehreren außerhalb des Flugzeugrumpfes angeordneten flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen als Antriebsmaschinen.Cooling device on aircraft with several prime movers. The invention relates to a cooling device on aircraft with several outside the aircraft fuselage arranged liquid-cooled internal combustion engines as prime movers.

Als Ergebnis der neueren Entwicklung auf dem Gebiet des Flugmotorenbaus stehen heute flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen für den. Flugzeugantrieb zur Verfügung, die bei einer bestimmten, für den Luftwiderstand maßgebenden Querschnittsfläche der Maschine das Mehrfache dessen an Leistung erreichen, was bei gleicher Querschnittsfläche noch vor kurzem möglich war bzw. erreichbar schien., Diese starke Erhöhung der Maschinenleistung macht eine entsprechende Vergrößerung der wirksamen Kühleroberfläche notwendig, da die an das Kühlmittel abzuführende Wärmemenge ungefähr proportional mit der Maschinenleistung anwächst. Dadurch hat sich mit steigender Maschinenleistung ein stets größer werdendes Mißverhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Maschine und derjenigen des Flüssigkeitskühlers herausgebildet, woraus erhebliche Schwierigkeiten für einen strömungsgünstigen Einbau des Triebwerks außerhalb des Flugzeugrumpfes, beispielsweise in die Tragflügel des Flugzeugs, entstehen. So ergibt z. B. selbst die bisher in dieser Beziehung günstigste Einbauform, bei welcher der Kühler als sogenannter Ringkühler vor der Brennkraftmaschine angeordnet war, bei starken Triebwerkseinheiten bereits einen Durchmesser des Ringkühlers, der um 5oa/o größer ist als der Einbaudurchmesser der Brennkraftmaschine. Infolgedessen geht beim Einbau derartiger Triebwerke in die Tragflügel ein unverhältnismäßig großer Teil der Flügelspannweite für die Auftriebserzeugung verloren, da sich der Durchmesser der das Triebwerk umhüllenden Motorgondel in diesem Fall nach dem erforderlichen Durchmesser des Ringkühlers richten muß. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt.As a result of recent developments in the field of aircraft engine construction are today liquid-cooled internal combustion engines for. Aircraft propulsion for Available for a certain cross-sectional area that is decisive for air resistance of the machine can achieve a multiple of its performance with the same cross-sectional area was possible or seemed to be achievable only recently., This strong increase in machine performance makes a corresponding enlargement of the effective cooler surface necessary, because the amount of heat to be dissipated to the coolant is roughly proportional to the machine output grows. As a result, with increasing machine performance, there is always an increasing one Mismatch between the cross-sectional area of the machine and that of the liquid cooler formed, resulting in considerable difficulties for a streamlined installation of the engine outside the fuselage, for example in the wing of the Aircraft. So z. B. even the cheapest in this respect so far Installation form in which the cooler is a so-called ring cooler in front of the internal combustion engine was arranged, with strong engine units already a diameter of the ring cooler, which is 5oa / o larger than the installation diameter the internal combustion engine. As a result, the installation of such engines in the airfoils is disproportionate a large part of the wingspan was lost for the generation of lift, since the Diameter of the engine nacelle surrounding the engine in this case according to the required Must align diameter of the ring cooler. This disadvantage is alleviated by the invention eliminated.

Die Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeitskühler sämtlicher Antriebsmaschinen zu einer im Flugzeugrumpf angeordneten Kühlgruppe zusammengefaßt sind. Dadurch daß der Flugzeugrumpf schon wegen der Unterbringung der Besatzung und der Nutzlast einen erheblich größeren Durchmesser erhalten muß als die zur Verkleidung der Einzelmotoren an den Tragflügeln benötigten Motorgondeln, ergibt sich die Möglichkeit, an der Oberfläche des Rumpfes einen großen Ringkühler unterzubringen, der ohne weiteres zur Kühlung sämtlicher Antriebsmaschinen des Flugzeugs ausreicht, ohne daß dabei der schädliche Widerstand des Flugzeugrumpfes nennenswert erhöht wird. Der große Ringkühler am Flugzeugrumpf kann dabei aus einer der Zahl der Antriebsmaschinen entsprechenden Anzahl \oii Einzelkühlern zusammengesetzt sein, von denen iin Normalbetrieb jeder die Kühlung einer der Antriebsmaschinen übernimmt. In besonderen Fällen, beispielsweise beim Ausfall einer der Antriebsmaschinen, kann der dadurch frei gewordene Einzell:üliler den Kühlkreisläufen einer oder mehrerer der noch in Betrieb befindlichen Antriebsmaschinen zugeschaltet werden.The invention consists in that the liquid cooler all Drive machines combined to form a cooling group arranged in the aircraft fuselage are. The fact that the fuselage is because of the accommodation of the crew and the payload must have a considerably larger diameter than that for the fairing of the individual motors required on the wings, there is the possibility of to accommodate a large ring cooler on the surface of the fuselage, which can easily sufficient to cool all of the aircraft's prime movers without it the harmful resistance of the aircraft fuselage is significantly increased. The great The ring cooler on the aircraft fuselage can be selected from one of the number of prime movers corresponding number of individual coolers, of which i in normal operation everyone takes over the cooling of one of the prime movers. In special cases, for example If one of the prime movers fails, the single cell that has become free can: üliler the cooling circuits of one or more of the drive machines that are still in operation be switched on.

Weitere Vervollkommnungen der neuen Kühlvorrichtung gehen aus der Beschreibung eines Ausfülirungsheispiels der Erfindung an Hand derZeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt Abb. i die Draufsicht auf ein viermotoriges Flugzeug mit teilweisem Längsschnitt durch den Flugzeugrumpf, :11>1i.2 einen Querschnitt durch den Flugzeugrumpf nach der Linie 2-2 der Abb. i.Further improvements of the new cooling device go from the Description of an embodiment of the invention with reference to the drawing. In the drawing, Fig. I shows the top view of a four-engine aircraft partial longitudinal section through the aircraft fuselage,: 11> 1i.2 a cross section through the fuselage according to line 2-2 in Fig. i.

1)ie als Antriebsmaschinen für die Luftschrauben 5 dienenden Brennkraftmaschinen 6 sind an den Tragflügeln.? aufgehängt und von je einer Motorgondel 8 umgeben. Am vorderen Ende des Flugzeugrumpfes 9 ist ein aus den vier Einzelkühlern io, i i, 12, 13 bestehender Ringkühler angeordnet, durch den die Kühlluft in Pfeilrichtung quer zur Flugrichtung hindurchströmt und nach dem Durchtritt durch den Kühler an den einstellbaren Klappen 14 vorüber entgegengesetzt zur Flugrichtung wieder ins Freie austritt.1) The internal combustion engines 6 serving as prime movers for the propellers 5 are on the wings. suspended and surrounded by a motor gondola 8 each. At the front end of the fuselage 9 there is a ring cooler consisting of the four individual coolers io, ii, 12, 13 , through which the cooling air flows in the direction of the arrow at right angles to the direction of flight and after passing through the cooler past the adjustable flaps 14 opposite to the direction of flight again exit into the open.

. Zur Förderung der Kühlluft dient im vorliegenden Fall ein Axialgebläse 15, das von einer besonderen Brennkraftmaschine 16 angetrieben wird, die im vorliegenden Fall als luftgekühlter Sternmotor ausgebildet ist und ihre Kühlluft ebenfalls durch das Gebläse 15 zugeführt erhält. Zu diesem Zweck sind in dein Innenraum des Ringkühlers radiale Längswände 17 angeordnet, die bewirken, daß der an den Zylindern des Sternmotors 16 vorbeistreichende und dort stark erwärmte Teil der Kühlluft für sich nach außen abgeführt wird, ohne mit den Flüssigkeitskühlern io bis 13 in Berührung zu kommen, Diese erhalten vielmehr ihre Kühlluft für sich durch die Sektoren 18, 19, 20, 21 des Kühlerinnenraums zugeleitet.. In the present case, an axial fan is used to convey the cooling air 15, which is driven by a special internal combustion engine 16, which in the present Case is designed as an air-cooled radial engine and its cooling air also through the fan 15 is supplied. For this purpose are in your interior of the ring cooler radial longitudinal walls 17 arranged, which cause the on the cylinders of the radial engine 16 passing and there strongly heated part of the cooling air for itself to the outside is discharged without coming into contact with the liquid coolers io to 13, Rather, these receive their cooling air for themselves through sectors 18, 19, 20, 21 of the cooler interior.

Der Sternmotor 16 treibt außerdem ein als.Höhenlader dienendes besonderes Ladegebläse 22 an, das in großen Flughöhen den unmittelbar an den Brennkraftmaschinen 6 angeordneten Ladegebläsen vorgeschaltet wird und die zu \-erdichtende Luft ebenfalls aus dem Innenraum des Ringkühlers durch von den Sektoren 18 bis 21 ausgehende Kanäle 23 zu-.geführt erhält. Außerdem werden von dem Sternrüotor noch Zusatzpumpen 24, 25 für Schmierstoff und Kühlstoff angetrieben, die in besonderen Flugzuständen den an den einzelnen Antriehsmaschinen6 angeordneten Pumpen vorgeschaltet werden können.The radial engine 16 also drives a special one that serves as a height loader Charging fan 22, which is directly on the internal combustion engines at high altitudes 6 arranged charging fans is connected upstream and also the air to be sealed from the interior of the ring cooler through channels extending from sectors 18 to 21 23 received. In addition, additional pumps 24, 25 powered for lubricant and coolant, which in special flight conditions the pumps arranged upstream of the individual drive machines6 can be connected.

Die aus den vier Einzelkühlern io bis 13 bestehende Kühlgruppe ist von einer Panzerschale 26 umgeben, die nicht nur die Kühlgruppe selbst und die im Innenraum des Ringkühlers angeordneten Aggregate, sondern gleichzeitig auch die in dem Teil 27 des Flugzeugrumpfes untergebrachte Besatzung des Flugzeugs gegen l'escliuß weitgehend schützt und sich gegebenenfalls bis in die Wandung des Teils 27 hinein fortsetzen kann. Anstatt die Kühlgruppe, wie im Ausfüliruiigsbeispiiel gezeigt, am vorderen Ende des Flugzeugrumpfes anzuordnen, kann diese, wenn es aus Gründen der besseren Sicht für die Besatzung erwünscht ist, auch weiter hinten am Flugzeugrumpf angeordnet werden, indem sie dort in bekannter Weise eine taillenförmige Einsclinürung des Flugzeugrumpfes gürtelartig umgibt.The cooling group consisting of the four individual coolers 10 to 13 is surrounded by an armored shell 26, which not only prevents the cooling group itself and the units arranged in the interior of the ring cooler, but also the aircraft crew housed in part 27 of the fuselage largely protects and can optionally continue into the wall of the part 27. Instead of arranging the cooling group at the front end of the fuselage, as shown in the example, it can, if it is desired for reasons of better visibility for the crew, be arranged further back on the fuselage by creating a waist-shaped constriction of the fuselage there in a known manner Aircraft fuselage surrounds belt-like.

Die am vorderen und hinteren linde der Einzelkühler io bis 13 befindlichen Wasserkästen 28 hzw. 29 sind an jedem Ende der Kühlgruppe durch eine Ringleitung 30 untereinander %-erbtinden, wobei die jeweils zu den einzelnen Kühlern gehörenden Abschnitte der Ringleitung durch Umschalthähne 31 voneinander getrennt lizw. miteinander in durchgehende Verbindung gebracht \%-erden können. Von jeder Ringleitung führen \ >er Anschlußleitungen 32 zu den einzelnen Brennkraftmascliinen 6. Auf diese Weise ist es möglich, im Bedarfsfall, z. B. beim Aussetzen einer der Breniikraftmascliinen durch Feindbeschuß, den zu dieser Maschine gehörenden Einzelkühler von ihr abzuschalten und ihn den Kiililkreisläufen einer oder mehrerer der übrigen Antriehsmäschinen zuzuschalten, um (lern erhöhten Kühlungsbedarf dieser dann entsprechend stärker belasteten Maschinen genügen zu können. Auch kann durch entsprechende Einstellung der Umschalthälirie 31 jede gewünschte andere "luordnung der Einzelkühler io bis 13 bzw. der ganzen Kühlgruppe zii einer oder mehreren der Antriebsmaschinen 6 gewählt werden.The water tanks 28 hzw located on the front and rear linden tree of the individual coolers io to 13. 29 are connected to each other at each end of the cooling group by a ring line 30 , the sections of the ring line belonging to the individual coolers being separated from one another by switch cocks 31. connected to each other in a continuous way \% - can be grounded. From each ring line, connecting lines 32 lead to the individual internal combustion engines 6. In this way, it is possible, if necessary, for. B. when one of the firing machines is exposed by enemy fire, the individual cooler belonging to this machine should be switched off and the cooling circuit of one or more of the other drive machines should be switched on in order to be able to meet the increased cooling requirements of these machines, which are then correspondingly more heavily loaded Adjustment of the switching mode 31 any other desired arrangement of the individual coolers to 13 or of the entire cooling group to one or more of the drive machines 6 can be selected.

Die Zusammenfassung des Kühlgebläses 15 mit dem Höhenlader 22 zu einem gemeinsam von der besonderen Bremikraftniaschine 16- angetriebenen Aggregat gibt die Möglichkeit, beispielsweise durch Zwischenschalten eines Planetengetriebes zwischen die Maschine 16 und das von ihr angetriebene Gebläse und durch Ausbildung des Kühlgebläses 15 als Verstellgebläse, den auf (las Kühlgebläse bzw. auf den Höhenlader entfallenden Anteil der Antriebsleistung der Maschine 16 nach Belieben stufenlos zu verändern, wobei die gesamte Antriebsleistung durch Drosseln der Maschine 16 für sich wieder stufenlos regelbar ist. Die im Ausführungsbeispiel als Kolbenbrennkraftmaschine mit sternförmig angeordneten "7ylindern dargestellte Maschine 16 kann gegebenenfalls auch eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Frischgas- oder eine Ahgasturbine sein.The combination of the cooling fan 15 with the high-altitude loader 22 into one together with the special Bremikraftniaschine 16-driven unit the possibility, for example, by interposing a planetary gear between the machine 16 and the fan driven by it and through the formation of the cooling fan 15 as adjustable fan, the on (read cooling fan or on the high-altitude loader omitted portion of the drive power of the machine 16 continuously at will to change the total drive power by throttling the machine 16 is again infinitely variable for itself. In the exemplary embodiment as a piston internal combustion engine Machine 16 shown with cylinders arranged in a star shape can optionally also a turbo machine, for example a fresh gas or a Ah gas turbine be.

Die verhältnismäßig weit vor der Luftschraubenebene am vorderen Rumpfende gelegene Auffangöffnung für die Ladeluft der Antriebsmaschinen 6 schützt das Triebwerk bereits weitgehend vor dem Eindringen von Verunreinigungen beim Start auf sandigen Flugplätzen. Im übrigen läßt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein zusätzlicher Ladeluftfilter vor den Kanälen 23 mit Leichtigkeit anbringen, wobei wieder von Vorteil ist, daß für sämtliche Antriebsmaschinen 6 zusammen nur ein Filter erforderlich ist.The relatively far in front of the plane of the propeller at the front end of the fuselage located collecting opening for the charge air of the prime mover 6 protects the engine already largely before the ingress of impurities when starting on sandy Airfields. Moreover, in the arrangement according to the invention, an additional Attach the charge air filter in front of the ducts 23 with ease, which is again an advantage is that only one filter is required for all drive machines 6 together is.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cooling device on aircraft with several liquid-cooled internal combustion engines arranged outside the fuselage as prime movers, characterized in that the liquid coolers of all prime movers are combined to form a cooling group (To his 13) arranged in the fuselage (9).

2. Device according to claim 1, characterized in that claß the cooling group (To to 13) as a ring cooler with in particular at right angles to the flight direction is formed from the inside to the outside taking place air passage.

3. Device according to claim 2, characterized in that within the aircraft fuselage one of a special engine (16) also arranged in the aircraft fuselage Cooling fan (15) arranged to convey the cooling air through the cooling device is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the drive machine (16) of the cooling fan at the same time an additional one, all of the charging fans Driving machines of the aircraft, upstream charging fan (22) for high-altitude flight and possibly other facilities required for special flight conditions, such as additional lubricant and coolant pumps (24, 25), drives.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the preferably on the front Cooling group (To to 13) arranged at the end of the fuselage, including the cooling fan (15), the drive machine (16) of the cooling fan and others driven by this Auxiliary devices (24, 25) in a common, expediently at the same time the driver's cab of the aircraft with protective or at least partially surrounding armored shell (26) is arranged.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the individual liquid coolers of the cooling group (To to 13) have switching devices (31) are connected to each other in such a way that several individual coolers are connected to a single one the prime movers (6) of the aircraft as well as several prime movers on one Individual coolers can be switched.