DE880102C - Triebwerksanlage für ein Flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebwerk für Flugzeuge mit mehreren Einzelmotoren, denen die Verbrennungsluft in vorverdichtetem Zustand durch ein gemeinsames, von einer besonderen Kraftmaschine aus angetriebenes Ladegebläse zugeführt wird. Die Erfindung ist besonders geeignet für solche Triebwerke, bei denen jeder Einzelmotoi für den Flug in Bodennähe bzw. in mittleren Höhen mit einem eigenen Ladegebläse ausgerüstet ist. ίο wahrend für den Flug in größeren Höhen ein samt liehe Einzelmotoren belieferndes, gesondert angetriebenes Höhengebläse den Gebläsen der Einzelmotoren \orgeschaltet wird, um den gewünschten Ladedruck auch bei großer Flughöhe aufrecht'S erhalten /ti können.

Diese bekannte Triebwerksgestaltung hat den Nachteil, daß das Gewicht des Höhenladers mit seiner besonderen Antriebsmaschine beim Start und beim Flug in mittleren Höhen \om Flugzeug lediglich als tote Last mitgeschleppt wird, so daß sich die vom Erdboden abhebbare Nutzlast entsprechend verringert. Durch die Erfindung wird nicht nur dieser Nachteil beseitigt, sondern es werden darüber hinaus gleichzeitig neue Vorteile erzielt, auf die \veiter unten bei der Beschreibung der Erfindung näher eingegangen wird.

Die Erfindung besteht darin, daß die den Höhenlader antreibende besondere Kraftmaschini' sowohl mit dem Höhenlader wie mit einer zur zusätzlichen \⁷ortriebserzeugung dienenden Luftschraube

abschaltbar gekoppelt ist, so daß diebesonderc Kraftmaschine l>eim Start und beim Flug in Bodennähe zur Vortriebserzeugung, dagegen beim Flug in großer Höhe zur Erzeugung vorverdichteter Ladeluft für die Hauptantriebsmotoren benutzt wird. Das Zu- und Abschalten des Höhengebläses bzw. der zusätzlichen Luftschraube kann in an sich bekannter Weise durch Reibungs-, Flüssigkeitsoder Klauenkupplungen erfolgen. Es kanu aber auch durch Umlaufrädergetriebe vorgenommen werden, die gleichzeitig die erforderliche Drehzahlheraufsetzung bzw. -herabsetzung bewirken, wobei das Einkuppeln jeweils durch Festbremsen, das Auskuppeln durch Freigeben eines umlaufenden Zwischenteils des Getriebes herbeigeführt wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich der Antrieb des Höhenladers sowie der zusätzlichen Luftschraube über ein gemeinsames leistuugsverzweigendes Ausgleichgetriebe (Differentialgetriebe) erwiesen, bei dem der eine abtreibende Teil mit dem Höhenlader, der andere mit der zusätzlichen Luftschraube so verbunden ist, daß durch Festbremsen des einen oder des anderen Teils bzw. durch Freigabe beider Teile folgende Zustände

2j erreicht werden:

l. Für den Start und für den Steigflug in Bodennähe wird nur der ITöhenladerantrieb festgebremst, so daß die zusätzliche Luftschraube mit entsprechend erhöhter Drehzahl umläuft. Der Höhenlader wird in diesem Fall nicht benötigt, während die volle Leistung der besonderen Kraftmaschine zur Vortriebserzeugung ausgenutzt und damit die Trag-bzw. Steigfähigkeit des Flugzeuges verbessert wird.

2. Beim Flug in mittleren Höhen wird auch der Höhenladerantrieb freigegeben, so daß die Leistung der besonderen Kraftmaschine nunmehr durch das Ausgleichgetriebe in einem bestimmten Verhältnis auf den Höhenlader und die zusätzliche Luftschraube verteilt wird. Das Verhältnis der Leistungsverteilung kann durch Ändern des Blattanstellwinkels der Luftschraube, die als Verstellschraube ausgebildet ist, nach den jeweiligen Anforderungen in gewissen Grenzen geregelt werden.

3. Für das Fliegen in großer Höhe wird der Antrieb der zusätzlichen Luftschraube festgebremst und diese in Segelstellung gebracht, so daß ihr schädlicher Luftwiderstand auf einen geringen Betrag herabgesetzt wird. Die Drehzahl desHöhenladers erhöht sich dadurch wesentlich. Sie läßt sich zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Ladedruckes durch Verändern der Drehzahl der Kraftmaschine in einfacher Weise regeln.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigt

Abb. ι eine Übersicht über die gesamte Triebwerksanlage eines mehrmotorigen Flugzeuges in der Draufsicht,

Abb. 2 eine Ausführungsform des Höhenladerantriebs teilweise in der Draufsicht, teilweise im Längsschnitt,

Abb. 3 eine zweite Ausführungsform des Höhenladerantriebs teilweise in der Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt. 6g

In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 ist das Flugzeug, dessen Umrisse in der Zeichnung durch strichpunktierte Linienzüge angedeutet sind, mit zwei Hauptmotoren 4, 5 ausgerüstet, die lediglich der Vortriebserzeugung über die Luftschrauben 6,7 dienen und von denen jeder ein zu ihm gehörendes Ladegebläse 8 bzw. 9 selbst antreibt. Jedes der beiden Ladegebläse ist so ausgelegt, daß es in der Einlaßleitung 10 bzw. 11 des zugehörigen Motors den gewünschten Ladedruck bis in mittlere Flughöhen, beispielsweise bis auf 10 km über NN, aufrechterhalten kann.

Beim Aufsuchen größerer Flughöhen wird den Gebläsen 8, 9 ein weiteres, mit zwei Druckstutzen 12, 13 versehenes Gebläse 14 vorgeschaltet, das den Gebläsen 8, 9 über Zwischenkühler 15, 16 bereits vorverdichtete Luft zuführt, so daß diese Gebläse nunmehr in der Lage sind, den gewünschten Ladedruck auch in größeren Höhen aufrechtzuerhalten. Das mit beiderseitigem Lufteintritt ausgestattete Gebläse 14, das im folgenden stets als Höhengebläse bezeichnet wird, saugt die Außenluft durch in der Wandung des Mittelrumpfes 17 mündende Krümmer 18, 19 au.

Das Höhengebläse 14 wird durch einen besonderen Motor 20 angetrieben, der wiederum ein eigenes Ladegebläse 21 hat, welches für sich in der Lage ist, in der Einlaßleitung 22 des Motors bis in mittlere Flughöhen den gewünschten Ladedruck aufrechtzuerhalten. In größeren Höhen, wenn der Motor 20 zum Antrieb des Höhengebläses benötigt wird, ist diesem Ladegebläse ebenfalls das Höhengebläse, und zwar durch die Leitungen 23, 24, vorgeschaltet, so daß die volle Motorleistung erhalten bleibt.

Gemäß der Erfindung ist der besondere Motor 20 sowohl mit dem Höhengebläse 14 wie auch mit einer der zusätzlichen Vortriebserzeugung dienenden Luftschraube 25 abschaltbar gekuppelt. Diese zusätzliche Luftschraube ist z. B. als Druckschraube am hinteren Ende des Mittelrumpf es 17 angeordnet. Sie wird, wenn das Höhengebläse nicht benötigt wird, mit dem Motor 20 gekuppelt, um die Geschwindigkeit des Flugzeuges beim Flug in Bodennähe bzw. in mittleren Höhen zu steigern oder die Trag- bzw. Steigfähigkeit desselben zu verbessern.

In den Abb. 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele von Kupplungen gezeigt, die für den vorliegenden Zweck geeignet sind. In Abb. 2 ist an dem einen Ende des besonderen Motors 20 zwischen der Kurbelwelle 26 des Motors und dem Höhengebläse 14 ein Planetengetriebe 27, an dem anderen Ende des Motors zwischen der Kurbelwelle 26 und der zusätzlichen Luftschraube 25 ebenfalls ein Planetengetriebe 28 angeordnet, und zwar ist bei dem Getriebe 27 der die Planeteiiräder 29 tragende Stern 30 mit der Kurbelwelle 26 und das mittlere Sonnenrad 31 mit der Läuferwelle 32 des Höhengebläses 14 fest verbunden, während das mit Innenverzahnung versehene äußere Glockenrad 33 drehbar auf der Welle 32 gelagert ist und mittels einer

Handbremse 34 entweder freigegeben oder festgebremst λν-erden kann. Ist das Glockenrad festgebremst, so wälzen sich die Planetenräder 29 auf ihm ab und treiben über das mittlere Sonnenrad die Läuferwelle 32 mit der mehrfachen Umdrehungszahl der Kurbelwelle 26 an. Wird das Bremsband 34 des Glockenrades gelöst, so dreht sich die Läuferwelle 32 nur mit geringer, von der Leerlaufreibung des Getriebes 27 abhängiger Drehzahl mit, so daß das Höhengebläse in diesem Fall zwar keine Verdichtungsarbeit leistet, aber wenigstens auch das Ansaugen der Außenluft durch die Einzelgebläse 8, 9 und 21 nicht behindert.

Bei dem am anderen Ende des Motors angeord-

!5 neten Getriebe 128 sind das mittlere Sonnenrad 35 mit der Kurbelwelle 26 und der Planetenstern 36 mit der Welle 37 der Luftschraube 25 fest verbunden, während das äußere Glockenrad 38 wieder drehbar, und zwar in diesem Fall auf der Luftschraubenwelle 37, gelagert ist. Das äußere Glockenrad kann auch hier durch eine Bandbremse 39 festgehalten oder freigegeben werden. Wird das Glockenrad festgehalten, so drehen die sich auf ihm abwälzenden Planetenräder 40 den Planetenstern 36 und damit die Luftschraubenwelle 37 mit einer Drehzahl, welche niedriger ist als diejenige der Kurbelwelle 26. Nach dem Lösen der Bandbremse 39 dreht sich die Luftschraubenwelle 37 nur mit geringer, von der Leerlaufreibung des Getriebes 28 und der jeweiligen Fluggeschwindigkeit abhängiger Drehzahl mit, so daß die Luftschraube in diesem Fall zwar keinen zusätzlichen Vortrieb erzeugt, aber auch nicht stark bremsend auf die Vorwärtsbewegung des Flugzeuges einwirkt.

Beim Start des Flugzeuges und während des Fluges in Bodennähe bzw. in· mittleren Höhen ist das Bremsband 39 angezogen und das Bremsband 34 gelöst, so daß der Motor 20 im wesentlichen nur die Luftschraube 25 antreibt. Beim Erreichen größerer Flughöhen wird zunächst auch das Bremsband 34 angezogen, so daß vorübergehend beide Glockenräder 33, 38 festgehalten werden und der Motor 20 sowohl das Höhengebläse 14 als auch die Luftschraube 25 antreibt. Erst dann wird die

Bremse 39 gelöst, worauf der Motor 20 nur noch das Höhengebläse 14 antreibt. Das Umschalten von Luftschrauben- auf Gebläseantrieb und umgekehrt kann also erfolgen, ohne daß der Motor dabei gedrosselt zu werden braucht. Er verliert zwar während des Umschaltens durch die kurzzeitige doppelte Belastung vorübergehend etwas an Drehzahl. Diese Drehzahlabnahme ist jedoch nur erwünscht, weil dadurch eine allmähliche, die Getriebeteile schonende Beschleunigung der jeweils zugeschalteten Massen

erreicht wird. Einrichtungen, um das wechselseitige Anziehen und Lösen der Bremsständer 34, 39 in der oben gekennzeichneten Weise vom Pilotensitz aus herbeizufuhren, sind zur Genüge bekannt, so daß auf Einzelheiten in dieser Hinsicht nicht eingegangen zu werden braucht.

Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem besonderen Motor 20 nur ein Planetengetriebe 41 vorgesehen, welches sowohl zum Antrieb des Höhengebläses 14 wie auch zum Antrieb der zusätzlichen Luftschraube 25 dient, und zwar ist das äußere Glockenrad 42 auf der Kurbelwelle 26 des Motors befestigt und mit dieser zusammen bei 43 in dem Motorgehäuse drehbar gelagert. Das mittlere Sonnenrad 44 ist mit der Getriebewelle 45 fest verbunden, die bei 46 im Gehäusedeckel 47 drehbar gelagert ist und deren Fortsetzung die Läuferwelle 48 des Flöhengebläses bildet. Auf der Getriebewelle ist außerdem eine Bremstrommel 49 befestigt, so daß die Getriebewelle und damit das Höhengebläse durch Anziehen bzw. Lösen des die Bremstrommel umschlingenden Bremsbandes 50 festgehalten bzw. freigegeben werden kann.

Der die Planetenräder 51 tragende Stern 52 des Getriebes ist einerseits auf einem Fortsatz 53 der Kurbelwelle 26, andererseits auf dem Lagerteil _|6 des Gehäusedeckels 47 drehbar gelagert und mit einem Zahnkranz 54 versehen, der sich mit dem fest auf der Luftschraubenwelle 55 sitzenden Stirnrad 56 in ständigem Eingriff befindet. Die Luftschraubenwelle trägt außerdem eine fest mit ihr verbundene Bremstrommel 57, die von dem Bremsband 58 umschlungen wird, so daß auch die Luftschraube 25 durch Anziehen bzw. Lösen des Bremsbandes 58 stillgesetzt bzw. freigegeben werden g₀ kann.

Die Wirkungs- und Bedienungsweise des Getriebes ist folgende: Beim Start des Flugzeuges und beim Steigflug in Bodennähe, wenn die zu jedem Einzclmotor gehörenden Ladegebläse 8, 9 und 21 vollauf genügen, um den erforderlichen Ladedruck zu erzeugen, andererseits al>er eine möglichst große Vortriebsleistung benötigt wird, wird das mittlere Sonnenrad 44 des Getriebes und damit das Höhengebläse 14 durch Anziehen des Bremsbandes 50 stillgesetzt, während das Bremsband 58 gelost bleibt. Der Motor 20 treibt dann über das Glockenrad 42 die Planetenräder 51 und die Stirnräder 54, 56 nur die zusätzliche Luftschraube 25 an.

Diese ist zweckmäßig in bekannter Weise als Verstellschraube ausgebildet, so daß einerseits ihre Steigung dem geringereu Fortschrittsgrad beim Start und Steigflug angepaßt, andererseits ihre Drehzahl und damit auch diejenige des Motors zur Erzielung einer hohen Vortriebsleitung möglichst hoch gewählt werden kann.

Beim Flug in mittleren Höhen wird, sobald die Ladegebläse 8, 9 und 21 nicht mehr zürn Erzeugen des gewünschten Ladedrucks ausreichen, das Bremsband 50 ebenfalls gelöst. Der Motor 20 treibt nunmehr außer der Luftschraube 25 über das mittlere Sonnenrad 44 auch das Höhengebläse 14 an, wobei sich die Drehzahlverteilung zwischen Luftschraube und Gebläse grundsätzlich nach den entsprechend gewählten Übersetzungsverhältnissen des Planetengetriebes richtet, bis zu einem gewissen Grade jedoch durch Verändern der Luftschraubensteigung in der Weise geregelt werden kann, daß das Höhengebläse 14 zusammen mit den Einzelgebläsen 8, 9 und 21 stets den gewünschten Ladedruck erzeugt.

Wenn diese Regelung beim Fliegen in noch größeren Höhen nicht mehr ausreicht, wird die Luftschraube 25 durch Anziehen des Bremsbandes vollständig stillgesetzt, und ihre Blätter werden gleichzeitig in bekannter Weise in die sogenannte Segelstellung gedreht. Nunmehr treibt der Motor nur noch das Höhengebläse 74, und zwar mit entsprechend erhöhter Drehzahl, au, so daß der gewünschte Ladedruck auch weiterhin aufrecht-

erhalten werden kann. Durch mehr oder weniger Drosseln des Alotors 20 läßt sich der Ladedruck auch dann noch in gewissen Grenzen regeln. Durch die beschriebene Antriebsweise wird also erreicht, daß das Gewicht des besonderen Motors 20 bei keinem Flugzustand als tote Last mitgeschleppt zu werden braucht, sondern daß seine volle Leistung in jedem Fall in irgendeiner Form zur Erhöhung der F'lugleistung des gesamten Flugzeuges ausgenutzt wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche.·

   i. Triebwerksanlage für ein Flugzeug, bestehend aus mehreren Motoren, die je eine Luftschraube antreiben, mit einem von einer l>esonderen Kraftmaschine angetriebenen Ladegebläse und einer gleichfalls von dieser Kraftmaschine angetriebenen, der zusätzlichen Vortriebserzeugung dienenden, zweckmäßig als Verstellschraube ausgebildetenHilfsluftschraubc, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender, an sich bekannter Merkmale: a) die besondere Kraftmaschine (20) ist eine selbständig, d. h. unabhängig von den Hauptantriebsmaschinen des Flugzeuges arbeitende Brennkraftmaschine, und die Hauptantriebsmaschinen sind mit eigenen, von ihnen selbst angetriebenen Ladegebläsen (8, 9) ausgerüstet, denen das von dei besonderen Kraftmaschine angetriebene Höhengebläse (14) beim Flug in großer Höhe vorgeschaltet wird; b) die besondere Kraftmaschine ist sowohl mit dem von ihr angetriebenen llöhengebläse (14) als auch mit der Hilfsluftschraube (25) abschaltbar gekuppelt.
2. 2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besondere Kraftmaschine (20) mit dem Höhengebläse (14) und der zusätzlichen Luftschraube (25) durch je ein gleichzeitig der Drehzahlerhöhung bzw. -herabsetzung dienendes Umlaufrädergetriebe (Planetengetriebe 27, 28) gekuppelt ist und das Ein- und Auskuppeln jeweils durch Festbremsen bzw. Freigeben eines umlaufenden Zwischengliedes (33. 38) der Getriebe erfolgt.
3. 3· Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besondere Kraftmaschine (20) mit dem Höhengebläse (14) und der zusätzlichen Luftschraube (25) durch ein gemeinsames leistungsverz-weigendes Ausgleichgetriebe

   (41) gekuppelt ist, wobei der eine abtreibende Teil (45) des Getriebes mit dem Höhengebläse, der andere abtreibende Teil (54) mit der zusätzlichen Luftschraube verbunden ist und das Ein- und Auskuppeln jeweils durch Freigeben bzw. Festbremsen des betreffenden abtreibenden Teils erfolgt.
4. 4. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenstern (30) des zwischen der besonderen Kraftmaschine (20) und dem Höhengebläse (Γ4) angeordneten L⁷Inlaufrädergetriebes (27) mit der Kurbelwelle (26) der besonderen Kraftmaschine und das mittlere Sonnenrad (31) des Umlaufrädergetriebes mit der Läuferwelle (32) desHöhengebläses fest verbunden ist, während das äußere Glockenrad (33) ■des Umlaufrädergetriebes frei drehbar gelagert ist und mittels einer Bandbremse (34) od. dgl. freigegeben bzw. festgebremst werden kann.
5. 5. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Sonnenrad (35) des zwischen der besonderen Kraftmaschine (20) und der zusätzlichen Luftschraube (25) angeordneten Umlaufrädergetriebes (28) mit der Kurbelwelle (26) der besonderen Kraftmaschine und der Planetenstern (36) des eben genannten Getriebes mit der Luftschraubenwelle (37) fest verbunden ist, während das äußere Glockenrad (38) des zuletzt genannten Getriebes frei drehbar gelagert ist und mittels einer Bandbremse (39) od. dgl. freigegeben bzw. festgebremst werden kann.
6. O.Triebwerk nach den Ansprüchen 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhengebläse (14) mit seinem Getriebe (27) am vorderen Ende und die zusätzliche Luftschraube (25) mit ihrem Getriebe (28) als Druckschraube am hinteren Ende der besonderen Kraftmaschine (20) angeordnet ist.
7. 7. Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Glockenrad (42) des Ausgleichgetriebes (41) mit der Kurbelwelle (26) der besonderen Kraftmaschine (20), das mittlere Sonnenrad (44) mit der Läuferwelle (48) des Höhengebläses (14) und der Planetenstern (52) mit der Luftschraubenwelle (55) kraftschlüssig verbunden ist.
8. 8. Triebwerk nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichgetriebe (41) zusammen mit dem Höhengebläse (14) am vorderen Ende, die zusätzliche Luftschraube (25) am hinteren Ende der besonderen Kraftmaschine (20) angeordnet ist und die achsparallel zur Kurbelwelle (26) durch die ganze Länge der besonderen Kraftmaschine hindurchgeführte Luftschraubenwelle (55) durch ein Stirnradpaar (54, 56) mit dem zugehörigen abtreibenden Teil (52) des Ausgleichgetriebes verbunden ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 634470;
   britische Patentschriften Nr. 479 822, 504 069.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen