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Höhentriebwerk mit Strahlvortriebseinrichtung für Flugzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein Höhentriebwerk mit einer zusätzlichen Strahlvortriebseinrichtung,
das aus einer eine Luftschraube antreibenden, aufgeladenen Brennkraftmaschine, einem
von dieser mechanisch angetriebenen Ladegebläse und einem von einer Gasturbine (Frisch-
oder Abgasturbine) getriebenen zweiten Ladegebläse besteht, wobei die beiden Gebl;ise
in großen Flughöhen zur Erzielung des notwendigen Ladedrucks hintereinandergeschaltet
werden und der jeweils nicht zur Aufladung der Brennkraftmaschine benötigte Teil
der von einem der beiden Gebläse bzw. von beiden verdichteten Luft zur Erzeugung
von Rückstoßenergie verwendet wird.
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Die Erfindung besteht darin, claß die Luft einer oder mehreren Brennkammern
zugeführt wird. deren Brenngase durch eine Strahlvortriebseinrichtung (Rückstoßdüse)
entgegengesetzt zur Flugrichtung abgeblasen werden.
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Zweck der Erfindung ist es, die vorhandenen Einrichtungen des Triebwerkes,
soweit sie jeweils nicht zur Erzeugung des gewünschten Ladedrucks benötigt werden,
in jeder Flughöhe möglichst weitgehend zur Vortriebserzeugung auszunutzen.
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Je nach den gegebenen Verhältnissen bestehen verschiedene Möglichkeiten
der gegenseitigen Anordnung und Schaltung der beiden Ladegebläse sowie der Luftführung
durch die Gebläse bzw. die Brentikanimern. In der Zeichnung sind einige dieser Ausführungsformen
schematisch dargestellt.
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Es bezeichnen 9 die Flugrichtung, io die Brennkrafttnaschine, i i
die von dieser angetriebene Luftschraube,
12 ein von einer Abgasturbine
13 bzw. einer Frischgasturbine 14 angetriebenes Ladegebläse, 1.5 das von der Brennkraftmaschine
io über ein Zahnradvorgelege 16 angetriebene zweite Ladegebläse und 17 eine gegebenenfalls
mit einer Rückstoßdüse 18 vereinigte Brennkammer, welcher der Brennstoff- bei i9
zugeführt wird.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. i sind die beiden Ladegebläse
12, 15 so geschaltet, daß das von der Abgasturbine angetriebene Ladegebläse 12 in
Bodennähe bzw. bis zur Erreichung seiner Volldruckhöhe die bei 20 über eine Umschaltvorrichtung
21 angesaugte Ladeluft auf dem Wege 22 in die Breiinkraftmaschine fördert, wobei
zur Regelung des Ladedrucks bis zu dieser Höhe entweder ein Teil des der Abgasturbine
auf dem Wege 23 zuströmenden Abgases der Brennkraftmaschine bei 24 durch eine Rlückstoßdüse
abgeblasen werden kann oder aber ein Teil der von dem Gebläse 12 verdichteten Luft
auf dem Wege 25 der Brennkammer 17 zugeführt und nach ihrer Erhitzung durch die
R.üickstoßd'ülse 'i8 abgeblasen wird. Der durch die Abgasturbine geleitete Teil
der :Abgase der Brennkraftmaschine verläßt die Turbine auf dem Wege 26 ebenfalls
durch eine Rückstoßdüse entgegengesetzt zur Flugrichtung 9.
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Das maschinengetriebene Ladegebläse 15 kann in Flughöhere unterhalb
der Volldruckhöhe des Gebläses 12 entweder durch Auskuppeln seiner Verbindung mit
der Brennkraftmaschine stillgesetzt werden, oder es fördert bei Bedarf die von ihm
verdichtete, bei 27 angesaugte äußere Luft auf dem Wege 28, 29 über eine Umschaltvorrichtung
30 ebenfalls in die Brennkammer 17, aus der sie wieder nach ihrer Erhitzung R@ü@ckstoß
erzeugend entgegengesetzt zur Flugrichtung abgeblasen wird.
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In Flughöhen oberhalb der Volldruckhöhe des Gebläses wird diesem das
Gebläse 15 als erste Druckstufe vorgeschaltet, indem durch entsprechendes Einstellen
der Umschaltvorrichtungen 21, 3o auf dem Wege 28, 31 eine unmittelbare Verbindung
zwischen beiden Gebläsen hergestellt wird. Die Regelung des Ladedrucks von da ab
bis zur Volldruckhöhe der nunmehr zu einer Aufladegruppe vereinigten beiden Gebläse
kann entweder durch Regeln der Drehzahl des maschinengetriebenen Gebläses 15 oder
durch Allzweigen einer größeren bzw. kleineren Abgasmenge vor der Turbine 13 auf
dem Wege 24 bzw. durch gleichzeitige Anwendung beider Regelungsmittel erfolgen.
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Da im ersten Ausführungsbeispiel das maschinengetriebene Gebläse i5,
im zweiten Ausführungsbeispiel dagegen das von der Abgasturbine angetriebene Gebläse
12 in großen Flughöhen die erste Druckstufe der Aufladegruppe bildet, so muß jeweils
dieses Gebläse in seiner Größe für die Bewältigung entsprechend größerer Luftvolumina
bemessen sein als das jeweils die zweite Druckstufe bildende Gebläse.
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Die Schaltung der Ladegebläse in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß zwar auch
wie im Beispiel der Fig. 2 das maschinengetriebene Ladegebläse 15 in geringeren
Höhen zunächst allein die Versorgung der Brennkraftmaschine mit Ladeluft Übernimmt,
während das von der Abgasturbine angetriebene Ladegebläse 12 unterhalb der Volldruckhöhe
des Gebläses 15 entweder stillgesetzt oder auf die Brennkammer 17 geschaltet wird,
daß das Gebläse 15 jedoch in Flughöhen oberhalb seiner Volldruckhöhe nach dem Hintereinanderschalteii
beider Gebläse wie im ersten Ausführungsbeispiel als erste `'erdichtungsstufe arbeitet.
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Der Weg der Luft ist bei dieser Ausführungsform im einzelnen folgender:
Unterhall> der Volldruckhöhe des Gebläses 15 wird die von diesem bei 27 angesaugte
äußere Luft nach ihrer Verdichtung auf dem Wege 28 über die Umschaltvorrichtung
35 unmittelbar zur Brennkraftmaschine geleitet, während die von dem Abgasturbogebläse
12 auf dem Wege 20, 34,über die Umschaltvorrichtung 33 ebenfalls unmittelbar aus
der Atmosphäre angesaugte Luft in verdichtetem Zustande über entsprechende Kanäle
der Umschaltvorrichtungen 33 und 35 auf dem Wege 36 in die Brennkammer 17 strömt,
aus der sie nach ihrer Erhitzung durch die RückstoßdÜse i8 nach hinten abgeblasen
wird.
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Oberhall) der \'olldruckliölie des Gebläses 15 werden beide Gebläse
durch Betiitigen der Umschaltvorrichtungen 33.35 hintereinandergeschaltet, und die
vom Gebläse 15 verdichtete Luft gelangt nunmehr auf dem Welse 28. 35. 36, 34 zur
zweiten Gebläsestufe 12, wo sie nach bedarf weiter verdichtet wird, um darauf über
die Umschaltvorrichtung 35 bei 22 der 13reniikraftniaschine zugeführt zu werden.
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Die Regelung des Ladedrucks erfolgt wieder durch Regeln der Drehzahl
eines oder beider Gebläse.
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Bei der Schaltung gein:i13 l: ig. 4 versorgt genau so wie im "Ausführungsbeispiel
der Fig. i in niedrigeren Flughöhen zunächst das Turbogebläse 12 allein die Brennkraftmaschine
mit Ladeluft, und zwar auf dem Wege 27, 12, 28, 35, 22, während das maschinengetriebene
Gebläse 15 auf dem Wege 20, 33, 34, 15, 37, 35, 36, 33, 38 die von ihm angesaugte
äußere Luft wieder in die Brennkammer 17 fördert, aus der sie nach ihrer Erhitzung
zum Zwecke der Miickstoßerzeugung entgegengesetzt zur Flugrichtung ausgeblasen wird.
Oberhalb der Volldruckhöhe des Gebläses 12 werden darin durch Betätigen der Umschalthähne
33, 3.5 beide Gebläse hintereinandergeschaltet, wobei diesmal jedoch das Abgasturbogebläse
12 die erste, (las maschinengetriebene Gebläse 15 die zweite Druckstufe der Ladegruppe
bildet. Die Regelung des Ladedrucks erfolgt auch hier durch Ändern der Drehzahl
eines oder beider Gebläse.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 dient zur Versorgung der Brennkraftniaschine
mit Ladeluft in geringen Höhen zuniiclist das maschinengetriebene Ladegebläse 15,
das äußere Luft auf dem Wege 2o über eine Umschaltvorrichtung 21 ansaugt und sie
nach ihrer Verdichtung auf dem Wege 22 in die Brennkraftmaschine fördert, wobei
die Regehing
des Ladedrucks durch Ändern der Drehzahl des Gebläses
auf <in sich bekannte Weise vorgenommeti werden kann.
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Das Turbogebläse 12 wird in diesem Falle nicht von einer Abgasturbine,
sondern von einer Frischgasturbine 1 4 angetrieben. Diese erhält ihr Treibgas aus
einer Brennkainnier 17, die von dem Turbogebläse 12 mit Druckluft und bei ig wieder
mit Brennstoff versorgt wird. Die Luft wird bei 27 aus der ,ltniospli:ire angesaugt
und nach ihrer Verdichtung über eine Umschaltvorrichtung .Ir auf dem Wege 42, 43
in die Brennkammer gefördert.
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Die aus der Brennkammer durch die Leitung 4o austretenden Brenngase
werden durch eine SchaltvorrichtUng 4.4 zurn Teil auf (lern Wege 45 in die Turbine
1.1, zum Teil auf dem Wege 46, ,I7 über eine Umschaltvorrichtung .4R zur Vortriebserzeugung
entgegengesetzt zur Flugrichtung ins Freie abgeblasen.
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Der Teil der Abgase, welcher durch die Turbine 14 geleitet wurde,
verläßt diese, nachdem er dort Arbeit verrichtet hat, bei 49 ebenfalls entgegengesetzt
zur Flugrichtung, so (laß auch er noch mit seiner restlichen Energie Vortrieb erzeugt.
Die Menge der bei .f7 abgeblasenen Brenngase richtet sich in niedrigen Flugflühen.
solange das maschinengetriebene (;el>1.ü:c allein die Brennkraftmaschine mit La(lehift
versorgt, nach <lern Leistungsbedarf des @el>l:ises i 2, den dieses zum Speisen
der Brennkammer i j finit dein gewünschten Betriebsdruck benötigt. Diese 11(#nge
kann durch die SchaltvorriclituI" LI geregelt werden.
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In l;riißcren Flugliiiheu oberhalb der Volldruckhöhe des maschinengetriebenen
Gebläses r5 wird diesem durch Bet:itigen der Umschaltvorrichtungen 21 und lt (las
Turbogebläse 12 über die Leitung 5o vorgeschaltet. so daß letzteres nunmehr gleichzeitig
(las Gebl;ise i5 und die Bretitikanitner 17 mit Ladeluft speist. Dabei wird
wegen der größeren, nunmehr von (lern "liirl)ogel)l<ise 12 geforderten Leistung=
die Beaufschlagung der Turbine 14 mitTreiligasdurch entsprechende Finstellung der
Schaltvorrichtung 44 nach I-ledarf vermehrt, so daß mit zunehmender Flugliiilie
immer weniger Brenngas aus der Leittrtig4; ins Freie abgeblasen wird.
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Die Abgase der Brennkraftmaschine io werden stiiridig auf denn Wege
23. .IS'. 4; Rückstoß erzeugend Freie abgeblasen. Zur Inbetriebnahme der Frischgasturhine
14 oder wenn keine erh<ihte Vortriebserzeugung gewünscht wird, können die Abgase
der Brennkraftmaschine ro nach Umstellen der Schaltvorrichtutrgen .1d, .h auch auf
(lern Wege 23. .16, 4j der Turbine i_1 zugeleitet werden, so (faß diese iainmehr
als A1)gasturb ne arbeitet, und zwar so lange, bis die Turbine und darnit das von
ihr getriebene Gebläse 1 2 so weit 1iesclileunigt sind. (laß (las Gebl:ise den gewünschten
Betriebsdruck für die Brennkammer r; erzeugt bzw.-bis wieder ein erhöhter Vortrieb
ain der Riickstofidüse .Ierzeugt werden soll. In denjenigen Fallen, wo gemäß den
Fig. 3 und 4 in geringen Höhen derjenige Lader den Motor atifl:i(lt, der in grol.ier
1-Iölie die erste Stufe der Aufladung darstellt. ist es vielfach notwendig, mit
Rücksicht auf die großen Ansaugvolutnina in größerer Höhe die Strömungsquerschnitte
so groß auszuführen, daß bei dem kleinen Ansaugvolumen in Bodennähe die Gefahr des
Pumpens besteht. In diesem Falle kann es vorteilhaft sein, mehr Luft anzusaugen,
als der Motor verarbeitet, und die überschüssige Menge in einer Brennkammer (beispielsweise
Kammer 17) auszunutzen.
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Die Regelung der unter Umgehung der Turbine ins Freie abgeblasenen
Abgas- lizw. Frischgasmenge kann bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung in an sich bekannter Weise durch eine Höhendose und gegebenenfalls
zusätzlich durch einen weiteren, auf den Ladedruck in der Einlaßleitung der Brennkraftmaschine
ansprechenden Impulsgeber erfolgen.