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Heißstrahltriebwerk zum Vortrieb von Luftfahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Heißstrahltriebwerk, bestehend aus Diffusor, Brennkammer und
Rückstoßdüse, zum Vortrieb von Luftfahrzeugen.
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Von diesen Heißstrahltriebwerken gibt es bislang zwei Arten, wenn
man auch von denjenigen absieht, welche Kreiselmaschinen verwenden: das Lorin-Triebwerk,
das bekanntlich ohne Schaltglieder mit kontinuierlichem Betrieb arbeitet, und das
Verpuffungsstrahlrohr, bei welchem die Brennkammern während jedes Verbrennungstaktes
durch Ventile abgeschlossen sind.
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Beide Arten arbeiten jedoch nur jeweils in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen
günstig. Bei dem Lorin-Rohr wächst der Schub in erster Annäherung mit dem Quadrat
aus der Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges, woraus folgt, daß es keinen Standschub
erzeugen kann, der Start also durch Fremdantrieb erfolgen muß. Dafür hat dieses
Triebwerk den Vorteil, daß bei wachsender Geschwindigkeit auch der Schub anwächst,
wie aus Abb. x zu erkennen ist, in welcher der Schub eines Lorin-Triebwerkes als
Funktion der Fluggeschwindigkeit in Kurve I aufgetragen ist.
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Im Verpuffungsstrahltriebwerk kann sich, im Gegensatz zum Lorin-Triebwerk,
unabhängig vom Staudruck, ein genügend großer Druck im Verbrennungsraum aufbauen.
Wie aus Kurve II in Abb. = hervorgeht, erzeugt ein solches Triebwerk einen Standschub,
der nur wenig unterhalb des Vollgasschubes liegt und der den Eigenstart ermöglicht.
Sobald aber die Fluggeschwindigkeit
über ein -gewisses Maß hinaus
anwächst, sinkt der Wirkungsgrad erheblich ab, so daß der Betrieb unwirtschaftlich
wird.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken.aus, ein Heißstrahltriebwerk zu
schaffen, welches die Vorteile des Verpuffungsstrahlrohres und des Lorin-Rohres
in sich vereinigt, ohne deren Nachteile zu besitzen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem aus Diffusor, Brennkammer
und Rückstoßdüse bestehenden Heißstrahltriebwerk durch Einrichtungen gelöst, welche
wahlweise den Betrieb nach dem Lorin-Verfahren oder nach dem Verpuffungsverfahren
gestatten. Erfindungsgemäß werden in der Ebene, in welcher der Diffusor in die Brennkammer
übergeht, regelbare Verschlußglieder angeordnet, die im geöffneten Zustand bei kontinuierlichem
Betrieb der durchströmenden Luft möglichst wenig Widerstand entgegensetzen und die
im Verpuffungsbetrieb auch bei hoher Frequenz ein sicheres taktmäßiges Öffnen und
Schließen ermöglichen. Dabei wird mit dem Verpuffungsverfahren gestartet und, nachdem
das Flugzeug eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, auf das Lorin-Verfahren
umgeschaltet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in der Übergangsebene vom Diffusor zur Brennkammer ein System jalousieartig
angeordneter, verschwenkbarer Klappen vorgesehen ist, die unter dem Einfluß einer
Federkraft stehen, welche jeweils zwei benachbarte Klappen um etwas gegeneinander
zuzuziehen versucht. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Drehachsen der Klappen ungefähr
im ersten Drittel der Klappentiefe angeordnet sind und daß eine Einrichtung vorgesehen
wird, welche gestattet, die Wirkung der Federkraft zeitweilig aufzuheben und die
Klappen in der Stellung geringsten Widerstandes für die durchströmende Luft festzulegen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in der Übergangsebene
vom Diffusor zur Brennkammer ein Rost angeordnet ist, der um eine Achse um go° geschwenkt
werden kann und der auf seiner der Brennkammer zu gerichteten Seite mit biegsamen
Platten versehen ist, welche auf die Brennkammer zu ausschwenken können.
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Der von dem Heißstrahltriebwerk nach der Erfindung erzeugte Schub
ist in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit als Kurve III in dem Diagramm der
Abb. i aufgetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß das Heißstrahltriebwerk nach der
Erfindung sowohl einen ausreichenden Standschub erzeugt, das Flugzeug also ohne
fremde Hilfe starten kann, als auch bei höher werdender Geschwindigkeit einen besonders
guten Wirkungsgrad besitzt. Zum Vergleich ist auch noch als Kurve IV der Flugzeugwiderstand
in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit eingetragen, aus der ersichtlich ist,
daß sich die Leistungscharakteristik des Heißstrahltriebwerkes gemäß der Erfindung
in kaum zu überbietender Weise der Widerstandscharakteristik des Flugzeuges anpaßt.
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Die Art der Ventilausbildung gemäß der Erfindung ergibt in der Schließlage
einen guten Abschluß der Brennkammer gegen den Diffusor. Ein besonderer Vorteil
liegt noch darin, daß die statische Beanspruchung der Klappen durch den Brennraumüberdruck
infolge der sich ergebenden gegenseitigen Abstützung der Klappen außerordentlich
günstig wird. Auch die durch die Federspannung gemäß der Erfindung bewirkte geringe
-Anspannung der Klappen gegenüber der Strömungsrichtung verursacht beim Ansaugen
ein Verwirbeln der eingeströmten Luft hinter den Ventilen; dadurch wird die Luft
mit dem Kraftstoff intensiv vermischt und der Kraftstoff rasch vergast, so daß sich
als-weiterer Vorteil eine gute Verbrennung einstellt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wesenhaft
dargestellt. Es zeigt Abb. 2 einen Längsschnitt durch ein umschaltbares Heißstrahltriebwerk
gemäß der Erfindung, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie I-I, Abb. q., 5 und
6 je einen Teillängsschnitt nach der Linie II-II der Abb.3 in verschiedenen Betriebsstellungen,
Abb. 7 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform und Abb. 8 eine Einzelheit
dieser in vergrößertem Maßst ab.
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Das Heißstrahltriebwerk besteht, wie aus Abb.2 zu ersehen ist, in
bekannter Weise aus dem Diffusor r, welcher in die Brennkammer 2 übergeht, an die
sich die Rückstoßdüse 3 anschließt. In der Zone q. sind die Kraftstoffeinspritzdüsen
angeordnet. In derEbene, in welcher der Diffusor i in die Brennkammer 2 übergeht,
sind verschwenkbare Klappen 5 mit Stromlinienquerschnitt jalousieartig zwischen
Haltestegen 6 angeordnet. Diese stehen unter dem Einfluß von Federn, welche die
Tendenz haben, je zwei benachbarte Klappen gegeneinander zu ziehen. Es ist außerdem
eine Vorrichtung vorhanden, durch welche die Klappen in der Lage geringsten Widerstandes
festgehalten werden; diese Lage nehmen sie während des kontinuierlichen Betriebes
des Heißstrahltriebwerkes ein (Abb. q.).
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Zwecks Umschaltung auf den Verpuffungsbetrieb wird die Federkraft
zur Einwirkung auf die Klappen freigegeben. Dadurch wird das periodische Schließen
und Öffnen der Klappen bewirkt. Durch die durchströmende Frischluft werden die Ventilklappen
geöffnet und nehmen die aus Abb. 6 ersichtliche Stellung ein. Nach der Zündung werden
die Klappen durch den bei der Verbrennung gebildeten Überdruck geschlossen, wobei
sie sich, wie in Abb. 5 dargestellt, mit ihren Nasen und Hinterkanten aufeinander
abstützen. Die Drehachsen der Klappen sind ungefähr im ersten Drittel angeordnet.
Auf diese Weise wird ein sicheres Schließen und Öffnen durch die Luftkräfte und
die erwähnten Federkräfte gewährleistet.
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Beim Übergang auf den kontinuierlichen Betrieb werden die Ventilldappen
wieder genau in die Strömungsrichtung gedreht und, wie bereits geschildert, in dieser
Lage festgehalten.
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In den Abb. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. In der Übergangsebene von Diffusor zur Brennkammer ist eine Art Rost,
der aus senkrecht zueinanderstehenden Latten 7 und 8 besteht und kreisförmigen Umfang
hat, angeordnet. Dieser Rost ist um eine Achse g schwenkbar und auf seiner der Brennkammer
zu gerichteten Seite
mit Verschlußgliedern versehen, die aus biegsamen
Platten io gebildet werden. Solange das Heißstrahltriebwerk nach dem Verpuffungsverfahren
arbeitet, nimmt der Rost die in Abb. 7 dargestellte Lage ein; dabei werden während
des Ansaugtaktes die biegsamen Platten io, wie in Abb. 8 gestrichelt eingezeichnet,
von der einströmenden Luft unter gleichzeitiger Freigabe eines genügenden Durchtrittsquerschnittes
auf die Brennkammer zu gebogen. Der nach der Zündung entstehende Brennkammerdruck
biegt die Platten io in die Verschlußstellung zurück. Zur Umschaltung von Verpuffungsbetrieb
auf kontinuierlichen Betrieb wird der gesamte Rost um die Achse g um go°, in die
in Abb. 7 gestrichelt gezeichnete Lage, verschwenkt, in welcher er der durchströmenden
Luft den kleinsten Widerstand entgegensetzt.