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Flugzeugtriebwerk mit frei angeströmtem, in einer Ringdüse vor dem
Motor angeordnetem Ring- oder Trommelkühler Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeugtriebwerk,
bei dem der zur Kühlung des Antriebsmotors dienende Flüssigkeitskühler so angeordnet
ist, daß er von dem Flugwind frei angeströmt wird. Es ist die Aufgabe der Erfindung,
den Kühler so anzuordnen, daß er infolge freier Ausströmung einen sehr geringen
schädlichen Luftwiderstand bietet, um eine hohe Fluggeschwindigkeit bei verhältnismäßig
geringem Kraftstoffverbrauch zu erzielen.
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Der Luftwiderstand des Kühlers ist bei neuzeitlichen Flugzeugen mit
flüssigkeitsgekühlten Triebwerken immer noch derart hoch, daß seine Verringerung
heute die wesentlichste Vorbedingung für eine weitere Erhöhung der Fluggeschwindigkeit
bei noch tragbarem Kraftstoffverbrauch darstellt. Die größte strömungstechnische
Schwierigkeit bereitet hierbei der vor dem Kühler angeordnete Diffusor, in dem die
Kühlluft beim Schnellflug im Verhältnis io: i verlangsamt wird. Es hat sich als
unmöglich herausgestellt, bei aus dem Flugzeugrumpf, aus der Motorgondel oder aus
dem Tragflügel herausragenden Kühlern einwandfrei wirkende Diffusoren zu erzielen,
da sich bei diesen heute zumeist verwendeten Kühleranordnungen der Grenzschichteinfluß
der davorliegenden Wandflächen des Flugzeugs äußerst störend bemerkbar macht. Auch
bei zwischen den Motor und der vorn liegenden Luftschraube angeordneten Ringkühlern
wurden keine wesentlich besseren Ergebnisse erzielt, da sich hierbei wieder die
in den Diffusor hineinragenden Füße der Luftschraubenblätter nachteilig auf die
Strömung im
Diffusor auswirken. Dies ist besonders dann der Fall,
wenn man, um große Flughöhen zu erreichen, vor dem Kühler Luftschrauben mit bis
zu acht Schraubenblättern anordnet.
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Demgegenüber besteht die Erfindung in einem Flugzeugtriebwerk mit
frei angeströmtem, in einer Ringdüse vor dem Motor angeordnetem Ring- oder Trommelkühler,
bei welchem die Luftschraube hinter dem Kühler bzw. seitlich von diesem derart angeordnet
ist, daß sie das freie Anströmen des Flugwindes nicht beeinträchtigt und der Luftschraubenantrieb
vorzugsweise vom rückwärtigen Ende des Motors abgenommen wird.
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Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, daß der Luftwiderstand
(Einbauwiderstand) des Flüssigkeitskühlers auf etwa ein Zehntel seines heute üblichen
Wertes vermindert wird, ja unter Umständen sogar ein gewisser Vortrieb durch die
im Kühler erwärmte Luft erzielt wird.
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Es ist zwar bekannt, einen luftgekühlten Sternmotor in einem am vorderen
Ende einer Motorgondel befindlichen, frei angeströmten Diffusor anzuordnen und in
den Diffusor auch noch mehrere Kühler für Ladeluft, Schmieröl u. dgl. einzubauen,
wobei die am hinteren Ende der Motorgondel angeordnete, als Druckschraube wirkende
Luftschraube ebenfalls vom rückwärtigen Ende des Motors angetrieben wird. Doch werden
bei dieser bekannten Anordnung die Vorteile der Erfindung nicht erzielt, da sich
die Größe des Diffusors nach dem Einbaudurchmesser des Sternmotors richten muß und
dieser erheblich größer ist als der Einbaudurchmesser eines gleich starken flüssigkeitsgekühlten
Reihenmotors bzw. eines hierfür ausreichenden Ring- bzw. Trommelkühlers und die
Luftströmung im Diffusor außerdem durch den Zylinderstern des Motors ganz erheblich
gestört wird.
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Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Größe und Gestalt
des Flüssigkeitskühlers unabhängig wird von der Art und Antriebsweise der Luftschraube,
so daß der Motor mit seinem Kühler zu eintm in die verschiedensten Flugzeugmuster
unverändert einbaubaren Einheitstriebwerk vereinigt werden kann. Von wesentlicher
Bedeutung für militärische Zwecke ist auch, daß man ein solches Triebwerk viel besser
gegen Feindeinwirkung zu schützen vermag als bei getrennter Anordnung von Motor
und Kühler, indem man beide mit einer gemeinsamen Panzerschale umgibt, deren vorderer
Teil gleichzeitig den Diffusor vor dem Kühler bildet und die auch die Flüssigkeitsleitungen
zwischen Motor und Kühler vor Beschädigungen bewahrt.
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Um auch beim Standlauf des Motors bzw. im Steigflug einen ausreichenden
Luftdurchsatz durch den Kühler zu erreichen, kann, wenn man die notwendige Wärmeabfuhr
bei diesen Betriebszuständen nicht durch Verdampfen der Kühlflüssigkeit bewirken
will, gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung am Eingang des Diffusors ein
Kühlgebläse, insbesondere ein Axialgebläse bekannter Art, angeordnet sein.
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Dieses Gebläse sorgt nicht nur für ausreichende Beaufschlagung des
Kühlers im Stand bzw. bei geringer Fluggeschwindigkeit, sondern führt gleichzeitig
auch allen den Stellen des Motors, die belüftet werden müssen, wie Zündkerzen, Kabel,
Abgasleitungen usw., die notwendige Frischluft zu. Es sorgt ferner im Fluge und
vor allem auch beim Steilflug dafür, daß die Kühlluft den regelbaren Austrittsspalt
hinter dem Kühler stets mit Fluggeschwindigkeit verläßt, und vermeidet dadurch ein
Ablösen der Luftströmung an Flugzeugteilen, die im Kühlerstrom liegen, z. B. ein
Abreißen der Strömung an der hinter der Motorgondel liegenden Tragflügeloberseite
beim Steilflug, das sich unter Umständen in einem verhängnisvollen Leitwerkschütteln
auswirken kann.
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Weitere Vorteile des Kühlgebläses bestehen darin, daß man abgestellte
Motorgondeln jederzeit mit Vollast abbremsen kann und daß durch Vermeiden des Abdampfens
von Kühlflüssigkeit die z. B. im Tropeneinsatz oft schwierige Ersatzwasserbeschaffung
fortfällt. Der Gebläseantrieb läßt sich bei Anwendung der Erfindung in einfachster
Weise von der Apparatseite des Motors aus vornehmen, wo er nicht, wie bei vorn liegender
Luftschraube, durch die Einrichtung zum Antrieb und zum Verstellen der Luftschraube
behindert wird. Aus dem gleichen Grunde kann das Kühlgebläse auch ohne mechanische
Schwierigkeiten als Verstellgebläse mit regelbarer Blattsteigung ausgebildet werden.
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Es besteht zwar eine gewisse Voreingenommenheit gegen die Verwendung
von hinter den Tragflügeln angeordneten Druckschrauben, da es Schwierigkeiten bereitet,
der Schraube in diesem Falle den für starke Triebwerke erforderlichen großen Durchmesser
zu geben und gleichzeitig die notwendige Bodenfreiheit zu wahren. Doch lassen sich
diese Schwierigkeiten auf einfache Weise beseitigen, wenn man bei Landflugzeugen
in an sich bekannter Weise ein Dreibeinfahrwerk mit einem Bugrad, bei Wasserflugzeugen
eine ebenfalls an sich bekannte Einrichtung zum vorübergehenden Hochschwenken des
Triebwerks mitsamt der hinten liegenden Luftschraube vorsieht.
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Auch dem etwaigen Einwand, daß die hinten liegende Schraube die Besatzung
beim Notausstieg mit dem Fallschirm gefährdet, kann in einfacher Weise dadurch begegnet
werden, daß man den Notausstieg entweder am Rumpfheck vorsieht oder die Luftschraube
-so einrichtet, daß sie gleichzeitig mit dem Kabinendach abgeworfen werden kann,
indem man sie entweder mechanisch von der Motorwelle löst oder indem man sie gewaltsam
absprengt. Auch kann für den Notausstieg das ganze Rumpfheck %mt Leitwerk und Luftschraube
zu einem abwerfbaren Aggregat vereinigt sein.
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Weitere Verbesserungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung
zeigt Fig. i den Einbau eines gemäß der Erfindung angeordneten Ringkühlers mit Kühlgebläse,
Fig. 2 den Einbau eines in gleicher Weise angeordneten Trommelkühlers und die Fig.'
3 bis 6 verschiedene Flugzeugmuster mit einer Kühleranordnung gemäß der Erfindung.
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Es bedeuten io bzw. ii die als Antriebsmaschine für eine oder mehrere
Luftschrauben 12 dienende Brennkraftmaschine mit in Reihen angeordneten
flüssigkeitsgekühlten
Arbeitszylindern. Der entweder als Ringkühler 13 mit axialem Luftdurchtritt
oder als Trommelkühler 14 mit radialem Luftdurchtritt ausgebildete Flüssigkeitskühler
ist vor dem Antriebsmotor in einem frei vom Flugwind angeströmten Diffusor 15 angeordnet.
Der Luftabfluß hinter dem Kühler erfolgt in bekannter Weise durch einen mittels
Spreizklappen 16 regelbaren Spalt 17.
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Die zum Luftschraubenantrieb dienende Hauptabtriebswelle 18 des Motors
befindet sich am hinteren Ende des :Motors, so daß der Motor also mit seiner Apparateantriebsseite
i9 nach vorn zeigt. Von hier aus erfolgt auch durch eine Nebenabtriebswelle 2o der
Antrieb des am Eingang des Diffusors 15 angeordneten Kühlgebläses 21, das in bekannter
Weise als Axialgebläse, gegebenenfalls mit verstellbaren Schaufeln zur Regelung
des Luftdurchsatzes, ausgebildet ist. Sowohl die Motorverkleidung als auch die äußere
Wand 23 (Motorverkleidung 22) des Diffusors sind als Panzerschale hergestellt, so
daß beide zusammen sowohl den :Motor als auch den Kühler einschließlich seiner Verbindungsleitungen
zum Motor einen guten Schutz gegen Schußverletzungen bieten. Aus dem Diffusor 15
wird
gleichzeitig auch der gesamte Luftbedarf des Antriebsmotors io bzw. ii unter Staudruck
entnommen. Eine hierfür bestimmte Zuleitung zum Ladegebläse des Motors ist z. B.
in Fig. 2 bei 24 angedeutet. .
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Das aus dem Motor und dem Flüssigkeitskühler mit Diffusor und Kühlgebläse
bestehende Einheitstriebwerk kann nun je nach Bedarf in der verschiedensten Weise
in ein Flugzeug eingebaut werden, wobei sich auch hinsichtlich des Luftschraubenantriebs
vom hinteren :Motorende aus je nach dem in Frage kommenden Flugzeugmuster wieder
unterschiedliche Möglichkeiten ergeben.
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So zeigt z. B. Fig. 3 den Einbau des Triebwerkes in ein zweimotoriges
Kampfflugzeug. Die beiden Triebwerkseinheiten 25 sind vor den Tragflügeln 26 so
angeordnet, daß der den Kühler enthaltende Diffusor 15 frei vom Flugwind angeströmt
wird und die an den Spreizklappen 16 austretende Kühlluft ebenso frei wieder nach
hinten abströmen kann. Die Hauptabtriebswellen 18 beider Triebwerke sind durch die
Tragflügel hindurchgeführt und treiben je eine hinter den Tragflügeln angeordnete
Druckschraube 12 unmittelbar an. Beide Luftschrauben sind so eingerichtet, daß sie
im Notfall abgeworfen werden können, indem ihre Verbindung mit der Antriebswelle
an der Stelle 27 vom Führerhaus 28 aus gelöst wird, damit der Fallschirmausstieg
nicht durch die Schraubenblätter gefährdet ist.
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Fig. 4 zeigt den Einbau des gleichen Triebwerkes in ein zweimotoriges
Zerstörerflugzeug mit Doppelrumpf. Die Anordnung des Triebwerkes 25 entspricht derjenigen
in Fig. 3. Die beiden Luftschrauben 12 sind hier ebenfalls hinter den Tragflügeln
26 angeordnet, und zwar so, daß ihre Drehachse jeweils mit der Längsachse eines
der Seitenrümpfe 29 zusammenfällt. Doch sind die Luftschrauben in diesem Falle nicht
abwerfbar eingerichtet. Der Fallschirmausstieg kann hier ohne Gefährdung durch die
Luftschrauben am hinteren Ende des Mittelrumpfes 3o erfolgen, dessen Heckspitze
31 zu diesem Zweck an der Linie 32 vom übrigen Teil des Rumpfes getrennt und abgeworfen
werden kann.
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Fig. 5 zeigt, diesmal in Seitenansicht, einen einmotorigen Jagdeinsitzer
mit zwei hinter dem Führersitz auf dem Flugzeugrumpf 33 drehbar gelagerten gegenläufigen
Luftschrauben 12, deren Antriebswelle unter dem Sitz des Flugzeugführers hindurchgeführt
ist. Für den Fallschirmausstieg ist hier auf der Linie 35 eine Schnelltrennstelle
am Rumpf vorgesehen, so daß sich also der gesamte hintere Teil des Rumpfes einschließlich
Leitwerk und Luftschrauben abwerfen läßt. In dieser Figur ist auch das Dreipeinfahrzeug
mit je einem links und rechts von der Flugzeuglängsachse angeordneten hinteren Rad
36 und einem in Längsmitte angeordneten Bugrad 37 zu erkennen, durch das den Luftschrauben
eine ausreichende Bodenfreiheit gesichert wird. Zu dem gleichen Zweck können auch
die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele ein derartiges Fahrwerk erhalten.
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In Fig. 6 ist schließlich ein Fernkampfflugzeug mit einer zentralen,
am Vorderende des Rumpfes angeordneten, großen Antriebseinheit dargestellt, die
im einzelnen gemäß Fig. i oder 2 ausgebildet ist und deren Leistung von der hinten
angeordneten Abtriebswelle 18
aus durch Fernleitungswellen 38 bekannter Art
auf je zwei gegenläufige Luftschrauben 12 übertragen wird, die auf jeder Seite vor
den Tragflügeln 26 angeordnet sind. In diesem Falle erübrigen sich besondere Maßnahmen,
um den Fallschirmausstieg gefahrlos zu machen und den Luftschrauben ausreichende
Bodenfreiheit zu sichern. Die Panzerschale 22 des Motors ist hier bis zum hinteren
Ende des Führerraums verlängert, um auch der Besatzung vollen Panzerschutz zu gewähren.