Flugzeugtriebwerke, bestehend . aus Gasturbine, Brennkammer und Luftverdichter,
sind bekannt, Dabei dient die Gasturbine zum Antrieb des Verdichters, der Luft erhöhten
Druckes in eine Brennkammer fördert, in der Kraftstoff verbrannt und so das heiße
Gas zum Betrieb der Gasturbine erzeugt wird. Der Vortrieb erfolgt in der Regel nicht
durch eine Luftschraube, sondern durch die Reaktion der nach hinten ausgestoßenen
Abgase der Turbine. Diese Triebwerke haben nur einen bescheidenen Wirkungsgrad und
erfordern im Vergleich zur Nutzleistung große Maschinen, da die zulässige Temperatur
der Gase vor der Turbine durch die Warrirfestigkeit des Werkstoffes begrenzt ist
und daher mit großem Luftüberschuß verbrannt werden muß, was den Durchsatz großer
Luftmengen erfordert. Man hat versucht, die zulässige Gaseintrittstemperatur der
Turbine durch Innenkühlung der Schaufeln mit Luft zu steigern, aber durch dieses
nur bei einstufigen Turbinen anwendbare Verfahren gelingt nur eine bescheidene Temperatursteigerung.
Wesentlich weiter kommt man erst durch Verwendung flüssigkeitsgekühlter Turbinenschaufeln,
wie sie bereits vorgeschlagen wurden. Nach diesem Vorschlag ist der hohle Innenraum
des Turbinenläufers einer mehr- bis vielstufigen Gasturbine als einbauloser Trommelkessel
ausgebildet mit im Innern der Turbinenschaufeln angeordneten Fingerlingsrohren.
Der erzeugte Dampf kann dabei aus einer freien Flüssigkeitsoberfläche in das Innere
der Trommel ausdampfen. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame Kühlung erzielt,
die es erlaubt, die Gasturbine mit wesentlich höheren Gaseintrittstemperaturen zu
fahren, als es bisher möglich war.Aircraft engines, consisting. from gas turbine, combustion chamber and air compressor,
are known, the gas turbine is used to drive the compressor, the air increased
Promotes pressure in a combustion chamber in which fuel is burned and so the hot
Gas is generated to operate the gas turbine. The advance usually does not take place
by a propeller but by the reaction of the rearward ejected
Exhaust gases from the turbine. These engines have only a modest degree of efficiency and
require large machines compared to the useful power, because the permissible temperature
of the gases upstream of the turbine is limited by the resistance to heat of the material
and must therefore be burned with a large excess of air, which increases the throughput
Requires air volumes. Attempts have been made to reduce the permissible gas inlet temperature of the
Turbine can be boosted by internal cooling of the blades with air, but through this
Processes that can only be used with single-stage turbines achieve only a modest increase in temperature.
You can only get much further by using liquid-cooled turbine blades,
as they have already been suggested. According to this proposal is the hollow interior
of the turbine rotor of a multi-stage to multi-stage gas turbine as a built-in drum shell
formed with fingerstall tubes arranged in the interior of the turbine blades.
The steam generated can enter the interior from a free liquid surface
evaporate from the drum. In this way a very effective cooling is achieved,
which allows the gas turbine to be operated at significantly higher gas inlet temperatures
drive than was previously possible.
Die vorliegende Erfindung besteht in der Anwendung der genannten gekühlten
Gasturbine auf Flugzeugtriebwerke, wobei sich einige besondere Vorteile gerade für
diesen Anwendungszweck ergeben. Durch die Steigerung der zulässigen Gastemperatur
vor der Turbine wird es möglich, auch mit höherem Druck in der Brennkammer zu arbeiten,
es steigt der Wirkungsgrad, und es vermindert-sich die je Leistungseinheit erforderliche
Luftmenge. Damit verkleinern sich aber die Abmessungen der Turbine und des Verdichters,
und man erhält eine wesentliche Herabsetzung des Stirnwiderstandes, was für Luftfahrttriebwerke
besonders wichtig ist.The present invention consists in the use of the aforesaid refrigerated ones
Gas turbine on aircraft engines, with some special advantages especially for
result in this application. By increasing the permissible gas temperature
in front of the turbine it is possible to work with a higher pressure in the combustion chamber,
the efficiency increases and the required per power unit decreases
Air volume. However, this reduces the dimensions of the turbine and the compressor,
and you get a substantial reduction in frontal drag, what for aircraft engines
is particularly important.
Gegenüber der Anwendung in ortsfesten Anlagen ist die Austrittsgeschwindigkeit
der Gase aus der Turbine kein Verlust, sondern es wird durch den Rückstoß der nach
hinten ausgestoßenen Turbinenabgase Vortrieb erzeugt. , Mit der Steigerung der Leistung
je Mengeneinheit der durchgesetzten Luft kann die Turbine mehr Leistung abgeben,
als der Lader verbraucht. Man gewinnt daher außer dem Strahlschub auch noch eine
Nutzleistung an der Welle, die über eine Luftschraube in Vortrieb verwandelt werden
kann. Dazu kommt die aus dem erzeugten Dampf, z. B. in einer Dampfturbine erzielbare
Leistung. Bei sehr großen Leistungen, wie sie für solche Triebwerke vorzugsweise
in Frage kommen, würde die Luftschraube einen sehr großen Durchmesser bekommen,
der ein hohes Fahrgestell des Flugzeuges nötig macht. Man verwendet daher zweckmäßig
statt der gewöhnlichen Luftschraube eine in einer Düse angeordnete mehrstufige Schraube,
die Luft in einen Raumhöheren Druckes verdichtet, aus dem sie durch eine Düse mit
höherer als der Fluggeschwindigkeit nach hinten austritt. Die Durchrechnung eines
solchen Entwurfes zeigt, daß man für eine Triebwerksleistung von 8ooo PS mit einem
Durchmesser des,Verdichters und der Turbine von weniger als 6o cm auskommt, während
die mehrstufige Luftschraube etwa 1,2o m Durchmesser erfordert. Die Stirnfläche
eines solchen Triebwerkes hoher Leistung ist also einschließlich der mehrstufigen
Luftschraube nicht größer als die Stirnfläche heutiger Triebwerke von looo bis 2oooPS
ohne deren Luftschraube.Compared to the application in stationary systems is the exit speed
The gases from the turbine are not lost, but rather it is due to the recoil of the after
Turbine exhaust gases emitted at the rear generated propulsion. , With the increase in performance
the turbine can deliver more power per unit of quantity of air passed through,
than the loader consumes. Therefore, in addition to the jet thrust, one also gains another
Useful power on the shaft, which is converted into propulsion by a propeller
can. In addition, there is the generated steam, z. B. achievable in a steam turbine
Power. With very high outputs, as is preferred for such engines
come into question, the propeller would get a very large diameter,
which makes a high chassis of the aircraft necessary. It is therefore used appropriately
instead of the usual propeller a multi-stage propeller arranged in a nozzle,
the air is compressed into a room with a higher pressure, from which it is conveyed through a nozzle
exits rearward higher than the airspeed. The calculation of a
Such a design shows that for an engine power of 8,000 hp with a
Diameter of the compressor and the turbine of less than 6o cm gets by while
the multi-stage propeller requires a diameter of about four feet. The frontal area
such a high performance engine is therefore including the multi-stage
Propeller no larger than the frontal area of today's engines from 1,000 to 2,000 HP
without their propeller.
Ein solches Triebwerk zeigt als Beispiel die Abbildung; darin ist
a der Verdichter, b die Brennkammer, c die Gasturbine mit innerer Kühlung,
d die mit ihr auf derselben Welle angeordnete Dampfturbine. k ist ein Elektromotor
zum Anwerfen des Triebwerkes. Bei den angegebenen Abmessungen hat das Triebwerk
eine so große Leistung, daß sie nicht mehr über eine Luftschraube gewöhnlicher Art
abgegeben werden kann. Es ist daher ein mehrstufiges Gebläse g vorgesehen, das über
ein bei h angeordnetes Untersetzungsgetriebe angetrieben wird und Luft in den Raum
L auf beispielsweise :2 at verdichtet. Aus diesem Raum tritt die Luft dann mit hoher
Geschwindigkeit durch die Düse m aus, wobei der Rückstoß die Vortriebskraft erzeugt.
Von besonderer Bedeutung ist, daß die bei i aus der Gasturbine austretenden heißen
Abgase in den Raum l an einer Stelle münden, wo noch ein höherer Druck herrscht.
Auf diese Weise braucht die Gasturbine nur für ein kleineres Druckgefälle bemessen
zu werden, und die'heißen Gase können ihre Wärme auf die Luft des Raumes l verteilen,
was die Ausnutzung erhöht. Zur weiteren Steigerung der Leistung können in dem Raum
L noch Brenner vorgesehen werden, welche die durchströmende Luft zusätzlich heizen
und dadurch ihre Austrittsgeschwindigkeit und den Rückstoß steigern.Such an engine is shown in the illustration as an example; therein a is the compressor, b the combustion chamber, c the gas turbine with internal cooling, d the steam turbine arranged with it on the same shaft. k is an electric motor to start the engine. With the specified dimensions, the engine has such a great power that it can no longer be delivered via a conventional propeller. A multi-stage fan g is therefore provided, which is driven via a reduction gear arranged at h and compresses air in the space L to, for example: 2 at. The air then exits this space through the nozzle m at high speed, the recoil generating the propulsive force. It is of particular importance that the hot exhaust gases emerging from the gas turbine at i open into space l at a point where the pressure is still higher. In this way, the gas turbine only needs to be dimensioned for a smaller pressure drop, and the hot gases can distribute their heat to the air in the room 1, which increases utilization. To further increase the output, burners can also be provided in the space L, which additionally heat the air flowing through and thereby increase their exit speed and the recoil.