NL8601055A

NL8601055A - Aandrijfturbine met tegengestelde rotatie.

Info

Publication number: NL8601055A
Application number: NL8601055A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1985-05-01
Filing date: 1986-04-24
Publication date: 1986-12-01
Also published as: JPH0681883B2; GB2174762B; FR2581423A1; FR2581423B1; IT1208606B; AU5709386A; DE3614157A1; IT8620279A0; CA1262409A; SE8601928D0; AU589180B2; JPS6217301A; SE8601928L; GB8610566D0; SE462660B; DE3614157C2; GB2174762A

Description

P & c * '*

W 2348-1417 Ned.dB/LdB

Korte aanduiding: Aandrijf turbine met tegengestelde rotatie.

Deze aanvrage berust op een Amerikaanse CIP-aanvrage, die uitgaat van de Amerikaanse octrooiaanvrage serienummer 437.923, ingediend op 1 november 5 1982.

De uitvinding betreft gasturbinemotoren en in het bijzonder een nieuwe en verbeterde gasturbinemotor met middelen om de energie van verbrandingsgassen met groot rendement om te zetten in een netto motor-stuwkracht. Hoewel de uitvinding daartoe niet is beperkt, kan 10 zij in het bijzonder worden toegepast bij gasturbinemotoren, zoals worden gebruikt voor de voortstuwing van vliegtuigen.

Verschillende soorten gasturbinemotor zijn tegenwoordig verkrijgbaar voor het aandrijven van vliegtuigen. De turbinestraalmotor en de turbineschroefmotor zijn twee voorbeelden van dergelijke motoren. De 15 turbine-straalmotor heeft een kernmotor, dat wil zeggen een gasgenerator, voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen die worden geëxpandeerd door een aandrijf turbine.voor het drijven van een waaier, terwijl ’de turbine^schroefmotor een gasgenerator heeft en een aandrijfturbine die een schroef drijft.

20 Conventionele turbine^schroefmotoren verschillen van turbine- straalmotoren in verschillende principiële opzichten. Bijvoorbeeld hebben turbine-schroefmotoren een veel grotere schoepdiameter dan turbine-straalmotoren. Daardoor kunnen de schoepen een betrekkelijk grote luchtmassa bewegen voor het doen ontstaan van de stuwkracht. Verder wordt 25 bij een gegeven energietoevoer aan de schoepen een betrekkelijk kleine snelheidstoename gegeven aan de deze schoepen passerende lucht. Kleine snelheidstoenamen veroorzaken hoge motor^voortstuwingsrendementen.

Eenvoudig gezegd is het voortstuwingsrendement een maat voor hoeveel van de beschikbare energie in stuwkracht wordt omgezet. Grote snelheids-30 toenamen van de door voortstuwingsschoepen bewegende lucht veroorzaken verspilde kinetische energie en een lager voortstuwingsrendement.

Turbine-straalmotoren bewegen een wat kleinere luchtmassa dan turbine-schroefmotoren bij de zelfde energietoevoer en geven een grotere snelheids component aan dë.lucht voor het verkrijgen van de vereiste 35 stuwkracht. Hierdoor ontstaat een lager voortstuwingsrendement. Turbine-straalmotoren hebben ook een stroomlijngondel, die radiaal de waaiers omgeeft. Hierdoor ontstaat een extra weerstand op de motor, waardoor het totale motorrendement af neemt. De gondel begrenst echter een inlaat, waardoor de luchtstroom, die de waaier binnengaat, wordt verspreid, waar-40 door de luchtsnelheid af neemt. Op deze wijze gaat de lucht de waaier * ^ ^ ^

Ij "# w V

t t - 2 - binnen met een relatief lage axiale snelheid, die in het algemeen onafhankelijk is van de vliegsnelheid. Deze lage axiale snelheden verminderen de weerstandsverliezen van de schoepen, waardoor hogere kruissnelheden bereikbaar zijn.

5' Transportvliegtuigen van middelgrote afmetingen, bijvoorbeeld voor het vervoeren van 100 - 180 passagiers, gebruiken meestal turbine» straalmotoren voor de voortstuwing. Turbinestraalmotoren verschaffen de relatief hoge stuwkracht die nodig is voor het aandrijven van dit vliegtuig op vrij grote hoogten en met kruissnelheden van ongeveer Mach 10 0,6 tot ongeveer Mach 0,8. Voor vliegtuigen die zijn ontworpen voor lagere kruissnelheden, worden gewoonlijk conventionele turbine-schroef-motoren gebruikt, daar zij een betere prestatie en een beter rendement geven. Bijvoorbeeld zijn belangrijke verminderingen in brandstofverbruik mogelijk, dat wil zeggen de hoeveelheid per passagierskilometer verbruikte brandstof, 15 door de toepassing van de aërodynamisch een hoger rendement hebbende turbine-schroefmotor dan de turbine-straalmotor.

Het zou daarom gewenst zijn de voordelen van de turbine-straalmotor te kunnen combineren met die van de turbine-schroefmotor voor het verkrijgen van een samengestelde motor met een beter totaal motorrendement 20 bij vliegtuigkruissnelheden zoals deze gebruikelijk zijn voor door tur-bine-straalmotoren gedreven vliegtuigen.

Het totale rendement van een vliegtuig-gasturbinemotor is het prodükt van thermisch rendement, overbrengrendement en voortstuwrende-ment. Het thermische rendement houdt verband met de kemmotor en is een 25 maat voor hoe doelmatig de energie in de brandstof wordt omgezet in energie welke beschikbaar is in de uitlaatgassen van de kernmotor. Het overbrengrendement houdt verband met de motorconstructiedelen met uitzondering van de kernmotor en is een maat voor hoe doelmatig de uitlaatgasenergie van de kernmotor wordt omgezet in kinetische energie, 30 die wordt gegeven aan de luchtstroom. Motoronderdelen die van invloed zijn op het overbrengrendement zijn de aandrijf schoepen, de tandwieloverbrenging, de aandrijfturbine en de motorgondel. Het is daarom gewenst een samengestelde motor te verkrijgen met een betrekkelijk hoog overbrengrendement en een hoog voortstuwrendement bij betrekkelijk hoge 35 subsonische Mach-getallen.

Een eenvoudige op schaal vergrote versie van een bekende turbine-schroefmotor, welke geschikt is voor het aandrijven van een middelgroot transportvliegtuig bij de kruissnelheden en hoogten welke gebruikelijk zijn voor met turbine-straalmotoren gedreven vliegtuigen, 40 zou een enkele schroef vragen met een diameter van ongeveer 4,9 m.

,*« /¾ i o, *a -3 3 ·> ' ; 0 5 * » - 3 -

Deze motor zou ook de mogelijkheid vragen van het opwekken van ongeveer 15.000 aspk, hetgeen enkele malen het door de conventionele turbine-schroefmotoren geleverde vermogen is.

Een conventionele turbine-schroefmotor, gebouwd voor deze 5 eisen, zou verder de ontwikkeling vragen van een betrekkelijk grote en ongewenst zware vertragende tandwieloverbrenging voor het overbrengen van het vereiste vermogen en het koppel bij betrekkelijk lage snelheid op de schroef. Dergelijke tandwieloverbrengingen veroorzaken verliezen,waardoor het overbrengrendement van de motor wordt verkleind. De rotatiesnel-10 heid van de schroef met grote diameter is een beperkende faktor omdat de schroeflijnsnelheid van de schroeftop, dat wil zeggen de vlieg-tuigsnelheid plus de tangentiale snelheid van de schroeftop, beneden supersonische snelheden moet worden gehouden. Dit is gewenst daar een schroeftop, welke werkt bLj; supersonische snelheden, een belang-15 rijke hoeveelheid ongewenst lawaai doet ontstaan en verlies aan aërodynamisch rendement veroorzaakt.

Gasturbinemotoren welke schroeven of waaiers kunnen drijven zonder gebruik van een vertragende tandwieloverbrenging behoren tot de bekende stand van de techniek. Zij hebben gewoonlijk tegengesteld met 20 lage snelheid roterende turbinerotoren met betrekkelijk weinig trappen van schoepenrijen voor het drijven van een paar tegen elkaar in roterende waaiers of schroeven. Deze motoren zijn er in verschillende uitvoeringen welke de waaiers of schroeven uitsluitend gebruiken voor het vergroten van de door de uitlaatstraal opgewekte stuwkracht.

25 Deze verhoging kan voor sommige doeleinden doelmatig zijn.

Verhoging van stuwkracht vraagt echter dat een grote stuwkracht wordt geproduceerd door de uitlaatgassen, die de aandrijfturbine en het kernmotor-mondstuk verlaten. Hierdoor wordt het totale motorrendement verlaagd doordat het voortstuwrendement afneemt.

30 Voor het drijven van een modern middelgroot vliegtuig, dat een betrekkelijk groot uitgaand vermogen vraagt, is een praktische nieuwe generatie motor nodig met relatief goed brandstof rendement, die een grote toename van de prestatie heeft ten opzichte van de conventionele turbine-straalmotoren en turbine-schroefmotoren en van deze 35 turbinemotoren met tegengestelde rotatie.

Het is daarom een doel van de uitvinding een nieuwe en verbeterde gasturbinemotor te verschaffen.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een gasturbinemotor voor het aandrijven van een vliegtuig bij kruissnelheden 40 groter dan Hach 0,6 en minder dan 0,1, met verbeterd totaal motorrendement.

Λ Λ · λ u 0 ü > -j 0 ύ • V ? .

- 4 -

Een verder doel is het verschaffen van een gasturbinemotor met een aandrijfturbine met tegengestelde rotatie.

Ook een doel is het verkrijgen van een gasturbinemotor met een aandrijfturbine, die een aantal tegengesteld roterende trappen met 5 turbineschoeprijen heeft, waarbij vrijwel het gehele uitgaande vermogen wordt verkregen uit de door de trappen expanderende verbrandingsgassen en weinig vermogen achterblijft in de uitlaatgassen die de motor verlaten.

Een ander doel van de uitvinding is een gasturbinemotor waarbij het uitgaande vermogen verkrijgbaar is zonder gebruik van een ver-10 tragende tandwieloverbrenging.

De nieuwe motor moet ook tegengesteld roterende draagvlak-elementen, zoals schroeven, kunnen aandrijven.

De uitvinding bestaat uit een gasturbinemotor met een gasgenerator voor het opwekken van verbrandingsgassen en met middelen voor 15 het met goed rendement omzetten van de energie in de gassen in een netto motor^-stuwkracht. Deze middelen omvatten een aandrijfturbine met tegengestelde rotatie met een eerste en tweede schroef, welke eveneens tegengesteld roteren. De aandrijfturbine heeft een eerste rotor met een aantal eerste turbineschoepenrijen die radiaal daarvan naar buiten uitstéken en 20 een tweede rotor met een aantal tweede turbineschoepenrijen, die radiaal naar binnen daarvan uitsteken. De eerste en de tweede rotor zijn zodanig aangebracht, dat zij binnenste resp. buitenste stroombaanvlakken begrenzen voor de door de aandrijfturbine stromende verbrandingsgassen.

De aandrijfturbine kan de verbrandingsgassen opnemen en vrijwel al het 25 vermogen daaraan onttrekken voor het aandrijven van de eerste en de tweede fotor in tegengestelde richtingen.

De eerste en tweede schroef, die tegengesteld roteren, hebben elk een aantal schoepen, bevestigd aan eerste resp. tweede roteerbare gondelringen. De eerste en tweede schroeven zijn rechtstreeks gekoppeld 30 met en worden gedreven door de eerste resp. de tweede rotor en zijn radiaal buiten de aandrijfturbine aangebracht. Elk van de schoepen heeft een relatief grote verhouding van naafstraal tot topstraal en een relatief kleine verhouding van dikte tot koorde.

Volgens een andere vorm van de uitvinding omvatten de middelen 35 een ringvormig huis, dat radiaal buiten de gasgenerator is aangebracht en een buitenomtreksprofiel vormt. Het profiel heeft voorste, middelste en achterste delen. Het voorste deel begrenst een inlaat, die optimaal is ontworpen voor de gasgenerator. Het achterste deel begrenst een aërodynamisch vloeiende overgang op de tweede roteerbare gondelring. Het 40 middendeel begrenst de maximale straal van het huis die groter is dan Ü 3 £ <] ;\

'* * %'J S V

« ti - 5 - de naaf straal van de eerste en van de tweede schroef.

In een andere vorm omvat de uitvinding een gasturbinemotor bestaande uit een gasgenerator voor- het doen ontstaan van verbrandingsgassen en uit middelen voor het met hoog rendement omzetten van de 5 energie in de gassen in een netto motorstuwkracht. Deze middelen omvatten een aandrijfturbine, eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven en een ringvormige gondel. De aandrijfturbine omvat een eerste rotor met een aantal eerste turbineschoepen, die daarvan radiaal naar buiten steken en een tweede rotor met een aantal tweede turbine-10 schoepen, die daarvan radiaal naar binnen steken. De eerste en de tweede rotor bepalen een binnenste resp. buitenste stroombaanvlak voor de verbrandingsgassen die door de aandrijfturbine stromen. De aandrijf-turbine kan de verbrandingsgassen opnemen en vrijwel het gehele vermogen daaruit opnemen voor het drijven van de eerste en de tweede 15 rotor in tegengestelde richtingen. De eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven hebben elk een aantal bladen, bevestigd aan resp. een eerste en een tweede roteerbare gondelring, met een eerste en een tweede straal. De eerste en de tweede schroef zijn rechtstreeks gekoppeld met en worden gedreven door de eerste resp. tweede rotor 20 en liggen radiaal buiten de aandrijf turbine. Elk van de bladen heeft een relatief grote verhouding van naafstraal tot topstraal en een relatief lage verhouding van dikte tot koorde. De ringvormige gondel is radiaal buiten de gasgenerator gelegen en vormt een buitenprofiel dat een voorste, midden- en achterdeel heeft. Het voorste deel begrenst 25 een-inlaat die optimaal is ontworpen voor de gasgenerator. Het achterste deel vormt een aërodynamisch vloeiende overgang op de tweede roteerbare gondelring. Het middendeel begrenst de maximale straal van de gondel die groter is dan zowel de eerste als de tweede straal.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de 30 hand van de tekening, waarin twee uitvoeringsvoorbeelden van de turbine volgens de uitvinding zijn weergegeven.

Fig. 1 is een schematische weergave van de eerste uitvoeringsvorm met een aandrijf turbine met tegengesteld draaiende rotors voor het drijven van tegengesteld roterende, aan het achtereinde gemonteerde 35 schroeven.

Fig. 2 toont een vliegtuig met twee gasturbinemotoren volgens fig. 1, gemonteerd aan het achtereinde daarvan.

Fig. 3 toont een andere opstelling voor de montage van een gasturbine^motor volgens fig. 1 aan een vliegtuigvleugel.

40 Fig. 4 toont de tweede uitvoeringsvorm van de gasturbinemotor.

ti rs , Λ .L, M

- 6 - t ?

Fig. 5 toont de motor van fig. 4 meer gedetailleerd.

Fig. 6 toont meer gedetaileerd de aandrijfturbine van de motor volgens fig. 4.

Fig. 7 is een vergrote doorsnede volgens 7-7 van fig. 4.

5 In fig. 1 is een gasturbinemotor 10 of straalmotor zonder omloopkanalen/ volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, weergegeven. De motor 10 heeft een langshartlijn 12 en een ringvormig huis 14, dat coaxiaal met de hartlijn 12 is aangebracht. De motor 10 omvat ook een conventionele gasgenerator 16 die bijvoorbeeld kan bestaan uit een aanjaag-10 compressor 18, een compressor 20, een verbrandingskamer 22, een hoge-drukturbine (HD-turbine) 24 en een middendrukturbine (MD-turbine) 26, alle coaxiaal met de langshartlijn 12 van de motor 10 in serie voor axiale doorstroming aangebracht. Een eerste ringvormige aandrijfas 28 is vast verbonden met de compressor 20 en de HD-tuebine 24. Een 15 tweede ringvormige aandrijfas 30 is vast verbonden met de aanjaagcom-pressor 18 en de MD-turbine 26.

Bij de werking voert de gasgenerator 16 druklucht van de aanjaagcompressor 18 en de compressor 20 toe aan de verbrandingskamer 22, waar deze wordt vermengd met brandstof en op geschikte wijze ontstoken 20 voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen. De verbrandingsgassen drijven de HD-turbine 24 en de MD=turbine 26, die op hun beurt de compressor 20 resp. de aanjaagcompressor 18 drijven. De verbrandingsgassen worden uit de gasgenerator 16 afgevoerd door de MD-turbine 26 op een gemiddelde afvoerstraal Rl ten opzichte van de langshartlijn 12.

25 Aan een achtereinde van het huis 14 en achter de gasgenerator 16 is een ringvormig steunelement 30' bevestigd. Het steunelement 30' verloopt radiaal naar binnen en naar achteren van het achtereinde van het huis 14. Het steunelement 30' heeft een aantal over de omtrek verdeelde schoren 32, die radiaal naar binnen verlopen van het achter-30 einde van het huis 14 en een ringvormig naafdeel 34, dat vast is bevestigd aan radiale binneneinden van de schoren 32 en dat naar achteren verloopt. De schoren 32 steunen het naafdeel 34 en voeren verbrandingsgassen van de gasgenerator 16 naar een aandrijfturbine 36, die is geconstrueerd volgens een uitvoeringsvorm Van de uitvinding.

35 De energie in de door de gasgenerator afgevoerde verbrandings gassen wordt met groot rendement omgezet in een netto motorstuwkracht door middel van hieronder nader beschreven middelen. Deze middelen omvatten de aandrijfturbine 36 of eenvoudig de lagedrukturbine (LD-turbine) 36, die roteerbaar is gemonteerd aan het naafdeel 34.

40 De LD-turbine 36 heeft een eerste ringvormige rotortrommel 38, <5 ;ΐ; pi λ λ ~ ~ ...3 £ y yj * i - 7 - roteerbaar gemonteerd door geschikte lagers 40 aan het naafdeel 34 aan het vooreinde 42 en het achtereinde 44 daarvan. De eerste rotor 38 heeft een aantal eerste rijen turbineschoepen 46, die radiaal daarvan uitsteken en op axiale afstand daarop zijn aangebracht.

5 De LD-turbine 36 heeft ook een tweede ringvormige rotortrommel 48, radiaal buiten de eerste rotor 38 en de eerste schoepenrijen 46 gelegen. De tweede rotor 48 heeft een aantal tweede rijden turbineschoepen 50, die radiaal daarvan naar binnen steken en op axiale afstand daarop zijn aangebracht. De tweede rotor 48 is roteerbaar gemonteerd op het naaf-10 deel 34 door geschikte lagers 52, gelegen aan radiale binneneindai van een voorste schoepenrij 50a van de tweede schoepenrijen 50 en op radiale binneneinden van een achterste schoepenrij 50b die roteerbaar is aangebracht aan de eerste rotor 38, gemonteerd op het naaf deel 34.

Zoals is weergegeven in fig. 1 wordt een ringvormige stroom-15 baan voor verbrandingsgassen, die stromen door de schoepenrijen 46 en 50, begrensd door de eerste rotortrommel 38 en de tweede rotortrommel 48. Behalve dat zij de stroombaan begrenzen vormen de eerste en tweede rotortrommels 38 en 48 binnenste en buitenste stroombaanvlakken 38a, resp. 48a. Op deze wijze is de LD-turbine 36 lichter dan gebruikelijke 20 bekende turbines die relatief grote schijven hebben.

Elk van de eerste en tweede turbineschoepenrijen 46 en 50 omvat een aantal in de omtreksrichting verdeelde turbineschoepen waarbij de eerste schoepenrijen 46 afwisselend zijn geplaatst ten opzichte van of geplaatst tussen de overeenkomstige van de tweede schoepenrijen 50.

25 Verbrandingsgassen, die door de schoepenrijen 46 en 50 stromen, bewegen volgens een gemiddelde stroombaanstraal R2 die per definitie een schoep-straal vertegenwoordigt waarop wordt aangenomen dat de resulterende werkbelasting van de LD 36 wordt geconcentreerd. Bijvoorbeeld kan de Straal R2 worden gedefinieerd als de gemiddelde steeklijnstraal van 30 alle schoepenrijen van de LD-turbine 36.

Verbrandingsgassen die door de gasgenerator 16 worden uitgelaten met de gemiddelde stroombaanstraal Rl worden gevoerd door de schoren 32 van de ID-turbine 36. De LD-turbine 36 doet de verbrandingsgassen expanderen door de eerste en tweede turbine—schoepenrij en 46 en 50 35 langs de gemiddelde stroombaanstraal R2 voor het daaraan onttrekken van vrijwel alle vermogen van de gassen voor het drijven van de eerste en tweede rotor 38 en 48 in tegengestelde richtingen bij rotatiesnelheden die relatief lager zijn dan die van de eerste aandrijfas 28.

De gasgenerator 16 en de LD-turbine 36 volgens de bovengegeven 40 beschrijving geven een nieuwe en verbeterde gasturbinemotor met tegen- Λ . -Λ - : - *: * λ • ^ » > V V* - 8 - gesteld draaiende rotoren, voor het geven van vermogen aan de uitgaande as bij relatief lage rotatiesnelheden. Belangrijke eigenschappen van de uitvinding omvatten de complementaire opstelling van de motor^elementen. In het bijzonder is de HD-turbine 28 achter de verbrandingskamer 22 5 geplaatst voor het eerst opnemen van de verbrandingsgassen met relatief hoge druk, die daaruit worden afgevoerd. De HD-turbine 24 heeft het grootste rendement wanneer deze en de eerste aandrijfas 28 worden bestemd om te roteren met ongeveer 10.000 tot 15.000 toeren/min in een motor met 15.000 aspk. Deze rotatiesnelheid doet met groot rendement de hogedruk -10 verbrandingsgassen van de verbrandingskamer 22 gebruiken.

De verbrandingsgassen bevinden zich na het passeren van de HD-turbine 24 op een lagere, middendruk. De middendrukgassen stromen dan door de MD-turbine 26, die de druk van de gassen verder verlaagt tot een relatief lage druk, terwijl met groot rendement vermogen er 15 aan wordt getrokken voor het roteren van de tweede aandrijfas 30 en de .-aanjaagcompressor 18 met snelheden die relatief lager zijn dan die van de HD-turbine 24.

Tenslotte worden de lagedruk-verbrandingsgassen gevoerd naar de LD-turbine 36, waarin zij verder worden geëxpandeerd en waarin 20 vrijwel alle overblijvende energie aan de gassen wordt onttrokken voor de rotatie van de eerste en tweede rotor 38 en 48 voor het verschaffen van het vermogen aan de uitgaande as. Weinig energie blijft over voor de in het algemeen een laag rendement hebbende stuwkracht, verschaft door de met relatief hoge snelheid stromende gassen in de uitlaatstraal 25 van de LD-turbine 36. Verder is de LD-turbine 36, daar deze het laatste element is in dë motor 10, onderworpen aan de verbrandingsgassen met de laagste temperatuur en daardoor worden de warmtespannmngen lager.

Voor het met groter rendement onttrekken van energie aan de verbrandingsgassen in de LD-turbine 36 verdient het de voorkeur dat de 30 gemiddelde stroombaanstraal R2 daarvan groter is dan de gemiddelde uitlaatstraal Rl van de gasgenerator 16. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 is de gemiddelde stroombaanstraal R2 ongeveer het dubbele van de gemiddelde uitlaatstraal Rl. Dit is doelmatig voor het plaatsen van de rijen turbineschoepen 46 en 50 op een grotere straal ten opzichte van 35 de langshartlijn 12, voor het vergroten van de relatieve tangentiale snelheden daarvan voor het verlagen van de schoepbelasting, waardoor met groter rendement vermogen aan de daardoor stromende gassen wordt onttrokken.

Bij de als voorbeeld in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm 40 dient de LD-turbine 36 voor het drijven van tegengesteld roterende t (7 ' λ ί; :t

V

-9- schroeven, een voorste schroef 54 en een achterste schroef 56, die tegengestelde spoed hebben. In het bijzonder steekt van een achtereinde van de eerste rotor 38 een achterste schoepenrij 46a uit, die radiaal naar buiten steekt tot ongeveer de radiale plaats van de tweede rotor 5 48. Aan de radiaal buitenste einden van de achterste schoepenrij 46a is een afdekring 58 bevestigd, die een achterste roteerbare stroomlijnring 128 of gondelring omvat, bestemd voor de soepele stroming van lucht daarlangs. De achterste schroef 56 is op geschikte wijze bevestigd aan de afdekring 58. Evenzo is de voorste schroef 54 op geschikte wijze 10 bevestigd aan een ringvormig afdekelement met een voorste roteerbare stroomlijnring 126, die is bevestigd aan een vooreinde van de tweede rotor 48. Geschikte organen 60 voor het verstellen van de spoed zijn aangébracht voor: het onafhankelijk van elkaar besturen van de spoed van de voorste en de achterste schroef 54 resp. 56. Elke stroomlijnring, 15 die de aandrijfturbine omgeeft evenals de aan de ring gemonteerde schroefbladen, vormt een schroefsysteem.

Een zeer belangrijk kenmerk van de uitvinding is een gasturbine-motor 10 met een LD-turbine 36 voor het verschaffen van een relatief groot uitgaand vermogen en koppel bij relatief lage rotatiesnelheden, 20 zonder dat een vertragende tandwieloverbrenging wordt gebruikt. Een vertragende tandwieloverbrenging met bijbehorende onderdelen vergroot belangrijk het gewicht en de ingewikkeldheid van een motor voor het doen ontstaan van de relatief grote stuwkracht die nodig is voor het aandrijven van een transportvliegtuig, bijvoorbeeld voor 150 passagiers. Boven-25 dien verkleinen eventuele door de tandwieloverbrenging veroorzaakte verliezen het overbrengrendement.

Snelheidsverlaging is nodig wanneer een gasturbinemotor wordt gebruikt voor het drijven van draagvlakelementen zoals schroeven of waaiers. Een conventionele niet weergegeven LD-turbine heeft een enkele 30 rotor die gewoonlijk roteert met ongeveer 10.000 tot 15.000 toeren per minuut. Deze rotatiesnelheden moeten worden verlaagd tot relatief lage snelheden van ongeveer 1000 tot 2000 toeren per minuut voor het drijven van draagvlakelementen. Schroeven en waaiers zijn ontworpen voor het bewegen van een relatief grote luchthoeveelheid bij relatief lage 35 axiale snelheden voor het doen ontstaan van stuwkracht en zij werken met groter rendement bij de relatief lage rotatiesnelheden. Bovendien zijn de lage rotatiesnelheden nodig voor het beperken van de schroeflijntopsnelheid van de schroeven tot beneden supersonische snelheden.

Volgens de uitvinding heeft men twee uitgaande assen, de eerste 40 rotor 38 en de tweede rotor 48, die doordat men de tweede rotor 48 ~ * -Ί, Mt ·«*

• . * * 'I

·* ' . . -J

9 · - 10 - volgens fig. 1 van de LD-turbine 36 laat roteren in een richting tegengesteld aan de eerste rotor 38, roteren met ongeveer: een kwart van de snelheid van een conventionele LD-turbine met enkele rotor en met gelijkwaardig uitgaand vermogen, waardoor de snelheidsverlaging wordt verkre-5 gen.

Verder is nog meer snelheidsverlaging bereikbaar door het vergroten van het aantal van de eerste en tweede turbineschoepenrijén 46 en 50, d.w.z. het aantal trappen. Door het vergroten van het aantal schoepenrijen wordt de hoeveelheid per trap onttrokken energie 10 verkleind. Hierdoor is een verlaging mogelijk van de rotorsnelheid en van de aërodynamische belasting van de schoepen van elke rij. Teneinde dus de gewenste lagere snelheden te verkrijgen en met groot rendement vrijwel al het restvermogen aan de verbrandingsgassen te onttrekken (door de lagere schoepbelasting) is een groter aantal trappen nodig.

15 Echter kan een kleiner aantal trappen worden gebruikt voor het bereiken van de gestelde doeleinden door de waarden van de- verhouding R2/R1 te vergroten, voor het toevoeren van de verbrandingsgassen aan de LD turbine 36 op een lagere gemiddelde stroombaanstraal R2. Te veel trappen zijn ongewenst door de grotere ingewikkeldheid, de afmetingen 20 en het gewicht daarvan en een LD-turbine 36 met minder trappen en een relatief grote R1/R2 verhouding is ongewenst door het grotere oppervlak aan de voorzijde en het daardoor ontstaande gewicht. Zoals hierboven is beschreven en volgens de uitvinding is bepaald dat een R2/R1 verhouding van ongeveer 2,0 de voorkeur verdient.

25 Verder verdient bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 voor het drijven van de tegengesteld roterende schroeven 54 en 55 een LD-turbine 36 de voorkeur met ongeveer 14 trappen voor het verkrijgen van uitgaande assnelheden van de eerste en tweede rotor 38 en 48 van ongeveer 1200 toeren/min. Deze snelheid is veel lager dan de rotatiesnelheden van de 30 eerste en tweede aandrijfassen 28 en 30. Bovendien heeft de LD-turbine 36 volgens de uitvinding een totaal aantal rijen schoepen waardoor de topsnelheden van de schroefbladen beneden de geluidssnelheid blijven.

De verlaging van de snelheid van de rotoren 38 en 48 van de LD-turbine 36 geeft een verkleining van de tweede orde van centrifugaal-35 spanningen. Een verlaging van de snelheid met een kwart geeft bijvoorbeeld een verlaging van zeven-zestiende van de centrifugaalspanning. Dit is belangrijk doordat dan de LD-turbine 36 minder materiaal nodig heeft voor het opnemen van de centrifugaalspanningen, waardoor een lichtere LD-turbine 36 ontstaat. Bijvoorbeeld wordt door het gebruiken van rotor-40 trommels 38 en 48 in plaats van schijven het gewicht belangrijk verminderd.

·'' -·? '= λ ij* · - V ; -v 0 0 * *.

- 11 -

Het totale effekt van de toepassing van een LD-turbine 36 met tegengestelde rotatie is een belangrijke verkleining van motorgewicht vergeleken met een motor met een conventionele LD-turbine en een vertragende tandwieloverbrenging .

5 De middelen voor het verbeteren van het overbrengrendement kunnen ook een afdichting 53 omvatten, aangebracht tussen het huis 14 en de tweede rotortrommel 48. Daardoor wordt de lek of stroming van verbrandingsgassen tussen het stilstaande huis 14 en de rotor 48 verkleind. Hierdoor is een enkele afdichting aanwezig in het gebied met relatief hoge 10 druk van de stroombaan nabij de schoren 32 en vóór de LD-turbine 36.

Geen andere lekgébieden met relatief grote diameter bestaan tot juist achter de achterste schoepenrij 50b. Op deze achterste plaats is de druk van de verbrandingsgassen belangrijk gedaald en dus zal eventuele lek in dit gebied klein zijn ten opzichte van dekplaatsen verder stroomopwaarts.

15 De middelen voor het verbeteren van het overbrengrendement om vatten verder tegengesteld draaiende schroeven 54 en 56, gemonteerd achter de motor 10 radiaal buiten zowel de eerste rotor 38 als de tweede rotor 48. Deze schroeven hébben een naafstraal R3 en een topstraal R4 ten opzichte van de langshartlijn 12. Met naafstraal wordt de afstand bedoeld, 20 gemeten van de motorhartlijn 12 tot het buitenvlak van de roteerbare stroomlijnring, waarvan elk schroefblad uitsteekt. Op soortgelijke wijze is de topstraal de afstand gemeten van de motorhartlijn 12 tot het radiale buiteneinde van elk schroefblad. Door de schroeven 54 en 55 radiaal buiten de tweede rotor 48 te monteren wordt de:-verhouding van 25 naafstraal tot topstraal R3/K4 van de schroeven vergroot tot een relatief grote waarde, vergeleken met bekende, door tandwielen gedreven schroeven, die gewoonlijk een kleine naafstraal hebben en dus een relatief kleine verhouding van naafstraal tot topstraal. Door deze opstelling is een verbetering van aërodynamische prestatie mogelijk. Bijvoorbeeld is de 30 verhouding van naafstraal tot topstraal groter dan ongeveer 0,4 en tussen 0,4 tot 0,5 in een voorkeurs^uitvoeringsvorm. Verder hinderen de schroeven de stroming niet van de verbrandingsgassen die doordaLD-turbine 36 worden uitgelaten, waardoor anders de motorprestatie zou worden verlaagd en koelinrichtingen nodig zouden zijn om warmtebelasting van de schroeven 35 54 en 56 te voorkomen.

Andere eigenschappen van de bladen van de schroeven 54 en 56 blijken het beste uit fig. 4 en 7. Elk blad is naar achteren gebogen ten opzichte van de top. Deze buiging verlaagt het relatieve Mach getal van de top, waardoor de verliezen worden verminderd bij kruissnelheden 40 bij Mach getallen groter dan 0,6. Elk blad heeft verder een tordering van < ? “ ί| * * * J v v - 12 - r 9 de voet marde top voor het verkrijgen van de juiste koorderichting, voor grotere bladsnelheid bij rioename van de straal. Elk blad heeft een relatief lage verhouding van dikte (T) tot koorde (C), zoals blijkt uit de doorsnede in fig. 7. Bijvoorbeeld is T/C kleiner dan 0.,14 5 bij de bladnaaf en ongeveer 0,02 bij de top.

Door de toepassing van twee schroeven ten opzichte van een enkele schroef zijn schroeven met kleinere diameter mogelijk. Bijvoorbeeld geven bij vliegtuigkruissnelheden van ongeveer Mach 0,7 - 0,8 twee schroeven met een diameter van ongeveer 3,65 m en een rotatiesnelheid van onge-10 veer 1200 toeren/min, een gelijke stuwkracht als een enkele schroef met een diameter van ongeveer 4,88 m bij een rotatiesnelheid van ongeveer 900 toeren/min. De kleinere diameter geeft lagere schroeftopsnelheden en lawaai daarvan.

In de uitvoeringsvorm van de motor 10 met een aandrijfturbine met 15 ongeveer 14 trappen verdient het ook de voorkeur dat R1/R4, R2/R4 en R3/R4 respectievelijk' ongeveer gelijk zijn aan 0,18, 0,35 en 0,45. Het aantal trappen van de LD-turbine 36 kan echter liggen tussen ongeveer 10 en 18 trappen en R1/R4, R2/R4 en R3/R4 ongeveer tussen 0,2 -0,16, 0,4- 0,3 en 0,5 - 0,4. Deze verhoudingen verdienen de voorkeur voor het verkrijgen van 20 een motor 10, die geschikt is voor het met het hoogste rendement drijven van de tegengesteld roterende schroeven 54 en 55 met rotatiesnelheden van ongeveer 1200 toeren/min.

De uitvoeringsvorm van de motor 10 volgens fig. 1 geeft nog extra voordelen. Bijvoorbeeld is door de montage van de schroeven 54, 56 25 aan het achtereinde van de motor 10 een ringvormig inlaatgebied 62 van de motor 10 relatief vrij van de stroming verstorende hindernissen. Daardoor kaH het inlaatgebied 62 en een stroomlijnring 64 rond de motor 10 zodanig worden ontworpen, dat een vergrote aërodynamische prestatie ontstaat van de lucht die dé: motor 10 binnengaat en van de lucht die er langs loopt.

30 De stroomlijnring 64 draagt bij tot het overbrengrendement van de motor 10. De ring 64 vormt een buitenprofiel met respectievelijk een voorste, achterste en middendeel 120, 122 en 124. Het buitenprofiel is het enige vlak dat de stroombaan bepaalt van de lucht naar de schroeven 54 en 56. Het voorste deel 120 geeft een inlaat voor het inlaatgebied 62, 35 die optimaal is ontworpen voor de gasgenerator 16 zonder dat men rekening behoeft te houden met de stroming verstorende hindernissen. Het achterste deel 124 vormt een aërodynamisch vloeiende overgang naar de voorste roterende stroomlijnring 126. Het middendeel 122 bepaalt de maximale straal R5 die groter is dan de naafstraal R3 van de schroef 54 (R3 is ook de 40 straal van de voorste roterende stroomlijnring 126). Wanneer R5 groter is '0 /? v; - - ϋ 0 Ö « * -13-.

dan R3 verspreidtzich de stroming over de ring 64 bij het passeren van het middendeel 122, waardoor de snelheid van de lucht nabij de naaf van de schroef 54 wordt verlaagd. Hierdoor worden de verliezen lager en het rendement van de schroef vergroot.

5 In fig. 2 is een vliegtuig 66 weergegeven met twee motoren 10, die tegengesteld roterende schroeven aandrijven, zoals bij de motor volgens fig. 1, welke motor is gemonteerd aan een achtereinde van het vliegtuig 66. De achter gemonteerde tegengesteld roterende motoren 10 volgens de uitvinding verschaffen een vliegtuig 66 met een betere pres-10 tatie en betere verbranding. Verder hebben de schroefbotoren 10 een lager gewicht vergeleken met een conventionele turboschroefmotor met afmetingen voor de gelijke stuwkrachtopbrengst. Lager schroeflawaai is bereikbaar, waardoor het aantal geluicLdempende wijzigingen aan het vliegtuig wordt verkleind en ook het totale vliegtuiggewicht wordt verkleind.

15 In fig. 3 is een andere opstelling weergegeven voor de montage van tegengesteld roterende schroefmotoren 10, zoals die volgens fig. 1, aan een vleugel 68 van een niet weergegeven vliegtuig. Bij deze uitvoeringsvorm is het naafdeel 34 van de motor 10 in achterwaartse richting verlengd en op geschikte wijze aan de vleugel 68 gemonteerd. Een stil-20 staand ringvormig uitlaatkanaal 70 is op geschikte wijze bevestigd aan het naafdeel 34 voor het geschikt voeren van de uitlaatgassen van de motor 10, bijvoorbeeld onder de vleugel 68. De uitvoeringsvorm van de motor 10 volgens fig. 3 toont duidelijk een belangrijk voordeel aan van het steunelement van de motor 10. In het bijzonder is het 25 steunelement 301 niet alleen doelmatig voor de montage van de LD-turbine 36 in de motor IQ, maar ook voor de montage van de gehele motor 10 aan een vleugel 68 van een vliegtuig.

In fig. 4 - 7 is een meer gedetailleerde dwarsdoorsnede weergegeven van een werkelijke gasturbinemotor 10 volgens een voorkeurs-30 uitvoeringsvorm van de uitvinding. De motor 10 bestaat uit een gasgenerator 16 voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen. Details van de gasgenerator 16 zijn weergegeven in fig. 5, waarbij gelijke cijfers zijn gebruikt voor gelijke onderdelen als in fig. 1.

De motor 10 omvat verder middelen voor het met hoog rendement 35 aazetten van de energie van de verbrandingsgassen in een netto motor-stuwkracht, welke omvatten de LD-turbine 36, de voorste resp. achterste C/R-schroeven 54, 56 en het ringvormige huis 64.

De aandrijfturbine of LD-turbine 36 is in meer detail weergegeven in fig. 6, waarbij gelijke cijfers voor gelijke onderdelen zijn gebruikt 40 als in fig. 1. Hoewel fig. 1 in principe de zelfde LD-turbine 36 toont ·-» .> ·. . .J 3 ψ * - 14 - als fig. 6, geeft fig. 6 enkele verschillende eigenschappen. Deze omvatten een aantal inlaatleischoepen 49a, gelegen axiaal vóór de eerste en tweede schoepenrijen 46, 50. Evenzo zijn uitlaatleischoepen 49b aangebracht axiaal achter de schoepenrijen 46, 50. De inlaatleischoe-5 pen 49a dienen om een omtrekswerveling te geven aan de verbrandingsgassen, terwijl de uitlaatleischoepen 49b dienen voor het wegnemen van vrijwel alle omtrekswerveling uit de gassen, die deze schoepen passeren. Op deze wijze kan meer arbeid met hoog rendement worden onttrokken aan. de voorste en achterste schoepenrijen van de LD-turbine 36, waardoor zijn 10 rendement wordt vergroot.

De bladen van de achterste en voorste tegengesteld roterende schroeven 56, 54 zijn bevestigd aan een eerste resp. tweede roteerbare stroomlijnring 128, 126, op een eerste resp. tweede straal R6, R7. De stralen R6 en R7 komen overeen met de naafstralen van de schroeven 56 15 resp. 54. De achterste schroef 56 is rechtstreeks gekoppeld met en wordt gedreven door de eerste rotor 38 en de voorste schroef 54 is rechtstreeks gekoppeld met en wordt gedreven door de tweede rotor 48.

De stroomlijnringen 126, 128 vormen de enige vlakken die de luchtstroom besturen in het gebied van de schroefbladen.

20 De tegengesteld roterende schroeven 54 en 58 zijn radiaal buiten de LD-turbines 36 gelegen. In een voorkeursuitvoeringsvorm is zowel de voorste schroef 54 als de achterste schroef 56 axiaal gelegen tussn het voor- en achtereinde van de LD-turbine 36. Op deze wijze wordt een betere dynamische stabiliteit van de motor bereikt.

25 Vóór de LD-turbine 36 zijn een aantal schoren 32 gelegen, die radiaal naar binnen steken door de stroombaan en zijn bevestigd aan hun radiale binneneinden aan het ringvormige naafdeel 34. Op deze wijze dienen de schoren 32 zowel voor het steunen van het naafdeel 34 als het geleiden van de verbrandingsgassen van de gasgenerator naar de 30 turbine 36.

De eerste ringvormige rotortrommel 38 heeft radiaal naar binnen stekende draagorganen 130, 132 en 134. Elk van de draagorganen is in hoofdzaak kegelvormig, waarbij de radiale binneneinden van de organen 130 en 132 zijn verbonden door een in hoofdzaak cilindrisch 35 draagorgaan 136. De rotor 38 is roteerbaar gemonteerd op het naaf deel 34 door een rollenleger 138 en een drukleger 139. Het rollenleger 138 is in hoofdzaak in het voorste deel van de LD-turbine 36 gelegen op het punt van samenkomst van de draagorganen 130, 136. Het drukleger 139 is in hoofdzaak gelegen in het achterste deel van de LD-turbine 36 en 40 aan het radiale binneneinde van het draagorgaan 134. Het naaf deel 34 is ï? .·? η · λ -j =* - *· * 3 v 0 3 ψ » - 15 - voorzien van een in hoofdzaak cilindrisch voorste naafgedeelte 34a en een in hoofdzaak cilindrisch achterste naafgedeelte 34b, die radiaal uitsteken van het naafdeel 34 nabij het lager 138 resp. 139. Op deze wijze geeft het naafdeel 34 een betere ondersteuning voor de rotor 38.

5 De tweede rotor 48 heeft in hoofdzaak kegelvormige draag- organen 140, 142. De rotor 48 wordt gesteund door het draagorgaan 136 van de rotor 38 door een differentieel druklager 144 en een differentieel rollenlager 146. Het druklager 144 fgt aan het radiale binneneinde van het draagorgaan 140 en het rollenlager 146 ligt bij het radiaal binnen-10 einde van het draagorgaan 142.

In het bedrijf roteert de rotor 38 om het ringvormige naaf-deel 34 in een eerste richting. Tegelijk zal de rotor 48 in een tweede richting roteren, tegengesteld aan de eerste richting. Door de toepassing van de differentiële lagers 144 en 146 wordt de rotor 48 axiaal en 15 radiaal op afstand gehouden van de rotor 38 en is tegelijk tegengesteld ten opzichte daarvan roteerbaar.

Fig. 6 toont verder een spoedverstelmechanisme 150. Dit mechanisme is bekend en nader beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage serienummer 647.283, waarnaar hier wordt verwezen.

20 Hoewel hierboven beschreven zijn Vat beschouwd worden als de voorkeurs-uitvoeringsvormen van de uitvinding,zullen deskundigen op dit gebied hieruit andere uitvoeringsvormen kunnen bedenken.

Bijvoorbeeld kan de gasgenerator 16 van fig. 1 ook worden gebruikt voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen zonder een 25 aanjaagcompressor 18 en zonder de MD-turbine 26. Verder kunnen, daar de tegengesteld roterende LD-turbine 36 een relatief groot uitgaand vermogen en koppel kan leveren bij lage snelheden, gasturbinemotoren met deze LD-turbines worden gebruikt voor het drijven van schepen, generatoren en grote pompen, bij wijze van voorbeeld, welke kunnen 30 zijn ontworpen met tegengesteld roterende ingaande assen, die op geschikte wijze zijn bevestigd aan de eerste en de tweede rotor 38 resp. 48 van de LD-turbine 36.

Hoewel de uitvinding is beschreven als toegepast bij een motor met.15.000 aspk kan de uitvinding ook bij andere motorklassen 35 worden toegepast. Bijvoorbeeld zal bij een kleinere motor met 1500 aspk, die kortere schroeven 54 en 56 aan drijft, de HD-turbine 24 worden ontworpen voor werking met ongeveer 30.000 toeren/min. De eerste rotor 38 en de tweede rotor 48 van de LD-turbine 36 volgens fig. 1 worden dan overeenkomstig ontworpen voor werking met een snelheidsvertraging van 40 ongeveer 10:1, d.w.z. met ongeveer 3000 toeren/min. De schroeven 54 Λ >\ * =« .-* V». Λ - · ** j j ; » 5 - 16 - en 56 hebben kleinere topstralen R4 en ondanks dat zij werken bij ongeveer 3000 toeren/min kunnen de schroeflijnsnelheden van de toppen beneden supersonische snelheden worden gehouden.

Pi 3 f\ -1 ,n ^ s * > v i ^ 0 3

Claims

1. Gasturbine motor bestaande uit een gasgenerator voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen en uit een aandrijfturbine met een eerste rotor, voorzien van een aantal eerste rijen turbineschoepen, die radiaal naar buiten daarvan uitsteken en een tweede rotor met een 5 aantal tweede rijen turbineschoepen, die radiaal naar binnen daarvan uitsteken, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede rotor zijn opgesteld voor het begrenzen van binnenste resp. buitenste stroombaanvlakken voor de door de aandrijfturbine stromende verbrandingsgassen en de aandrijfturbine de verbrandingsgassen kan opnemen en vrijwel al het 10 uitgaande vermogen daaraan kan onttrekken voor het aandrijven van de eerste en tweede rotor in tegengestelde richtingen, waarbij een ringvormig huis is aangebracht rondom de gasgenerator en een afdichting is geplaatst tussen het huis en de tweede rotor voor het verlagen van de stroom verbrandingsgassen daar doorheen.

2. Gasturbinemotor met een langshartlijn en gekenmerkt door een ringvormig huis, coaxiaal om deze hartlijn aangebracht, een gasgenerator, aangebracht in het huis en bestaande uit een compressor, ver-brandingskamer en een HD-turbine, in serie achter elkaar, welke HD-turbine eerst verbrandingsgassen ontvangt van de verbrandingskamer voor het 20 drijven van de compressor door een vast daarmee verbonden aandrijfas, waarbij de gasgenerator de verbrandingsgassen daaruit uitlaat in hoofdzaak op een gemiddelde straal ten opzichte van de langshartlijn en in de achterwaartse richting, en door een aandrijfturbine, coaxiaal geplaatst met de langshartlijn en bestaande uit een eerste rotortrommel 25 ingericht voor het begrenzen van een binnenste stroombaanvlak voor de verbrandingsgassen, die door de aandrijfturbine stromen, een aantal eerste rijen turbineschoepen,die radiaal naar buiten uitstéken van de eerste rotor en op axiale afstand daarop zijn aangebracht, uit een tweede rotortrommel ingericht voor het begrenzen van een buitenste stroombaanvlak 30 voor de verbrandingsgassen, die door de aandrijfturbine stromen en radiaal buiten de eerste rotor en de eerste rijen turbineschoepen gelegen, en uit een aantal tweede rijen turbineschoepen, die radiaal naar binnen steken van de tweede rotor en afwisselend zijn geplaatst met rijen van de eerste rijen turbineschoepen, waarbij de aandrijfturbine de ver-35 brandingsgassen van de gasgenerator opneemt en deze expandeert door de eerste en tweede rijen turbineschoepen volgens een gemiddelde stroombaanstraal, voor het daaraan onttrekken van vrijwel alle vermogen r» \ j ' -» s' ·.· -> j ♦ y ·* - 18 - voor het drijven van de eerste en tweede rotor in tegengestelde richtingen met snelheden die lager zijn dan die van de aandrijfas, waarbij een afdichting is aangebracht tussen het huis en de tweede rotor voor het verminderen van de stroming van verbrandingsgassen op deze 5 plaats en eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven zijn aangebracht, gedreven door de eerste, resp. de tweede rotor.

3. Gasturbine-Jnotor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede rotor van de aandrijf turbine bestemd zijn voor het drijven van de eerste en de tweede, tegengesteld roterende schroeven 10 en waarbij het totale aantal eerste en tweede rijen turbineschoepen kleiner is dan ongeveer 18 rijen en groter dan ongeveer 10 rijen.

4. Gasturbine-motor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schroeven een topstraal en een naafstraal hebben en de gemiddelde uit-laatstraal van de gasgenerator, de gemiddelde stroombaanstraal van de 15 aandrijf turbine en de naaf straal van de schroeven grootten hebben ten opzichte van de topstraal van de schroeven, gelegen tussen ongeveer 0,2 en 0,16 resp. 0,4 en 0,3 resp. 0,5 en 0,4, behorende bij een totaal aantal eerste en tweede rijen turbineschoepen van ongeveer 10 tot resp. 18.

5. Gasturbinemotor gekenmerkt door een gasgenerator voor het 20 doen ontstaan van verbrandingsgassen en door middelen voor het met hoog rendement omzetten van de energie van deze gassen in een netto motor-stuwkracht, welke middelen omvatten: a) een aandrijfturbine met een eerste rotor met een aantal eerste rijen turbineschoepen, die radiaal naar buiten van de rotor uitsteken en een 25 tweede rotor met een aantal tweede rijen turbineschoepen, die radi- naar binnen van de rotor uitsteken, waarbij 1. de eerste en de tweede rotor zodanig zijn opgesteld, dat zij binnenste, resp. buitenste stroombaanvlakken begrenzen voor de door de aandrijfturbine stromende verbrandingsgassen en 30 2) de aandrijfturbine is bestemd voor het opnemen van de verbran dingsgassen en het daaraan onttrekken van vrijwel alle vermogen voor het drijven van de eerste en tweede rotor in tegengestelde richtingen, b) eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven, elk met een 35 aantal bladen, bevestigd aan eerste resp. tweede roteerbare stroom- lijnringen, waarbij 1. de eerste en de tweede schroef rechtstreeks zijn gekoppeld met en worden gedreven door de eerste, resp. de tweede rotor en radiaal zijn gelegen buiten de aandrijfturbine en 40 2) elk van de bladen een relatief grote verhouding heeft van naaf- v .·; : 0 3$ - 19 - straal tot topstraal.

6. Gasturbinemotor, gekenmerkt door een gasgenerator voor het doen ontstaan van verbrandingsgassen en door middelen voor het met hoog rendement omzetten van de energie van de gassen in een netto motorstuw-5 kracht, waarbij deze organen omvatten: a) een aandrijf turbine met een eerste rotor, voorzien van een aantal eerste rijen turbineschoepen die radiaal naar buiten van de rotor uitsteken en een tweede rotor met een aantal tweede rijen turbineschoepen, die radiaal naar binnen van de rotor uitsteken, waarbij 10 1) de eerste en de tweede rotor zijn aangebracht voor het begrenzen van een binnenste resp. buitenste stroombaanvlak voor de verbrandingsgassen, die door de aandrijfturbine stromen en 2. de aandrijfturbine de verbrandingsgassen opneemt en daaraan vrijwel alle vermogen onttrekt voor het drijven van de eerste 15 en tweede rotor in tegengestelde richtingen, b) eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven, elk met een aantal bladen bevestigd aan eerste resp. tweede roteerbare stroom-lijnringen met eerste en tweede straal, waarbij 1. de eerste en de tweede schroef rechtstreeks zijn gekoppeld aan 20 en worden gedreven door de eerste resp. de tweede rotor en radiaal zijn gelegen buiten de aandrijfturbine en 2. elk van de bladen een relatief hoge verhouding heeft van naafstraal tot topstraal en een relatief lage verhouding van dikte tot koorde, 25 c) een ringvormige stroomlijngondel, gelegen radiaal buiten de gasgenerator, welke gondel een buitenprofiel vormt met een voorste, middelste en achterste deel, waarbij 1. het voorste deel een optimaal voor de gasgenerator ontworpen inlaat begrenst, 30 2) het achterste deel een aërodynamisch vloeiende overgang naar de tweede roteerbare stroomlijnring vormt en 3. het middendeel de maximale straal bepaalt van de gondel, die groter is dan de eerste en de tweede stralen.

7. Gasturbinemotor, gekenmerkt door een gasgenerator voor het 35 doen ontstaan van verbrandingsgassen en door organen voor het met hoog rendement omzetten van de energie van de gassen in een netto motorstuw-kracht, welke organen omvatten: a) een aandrijfturbine met een eerste rotor, voorzien van een aantal eerste rijen turbineschoepen, die radiaal naar buiten daarvan uit-40 steken, en een tweede rotor met een aantal tweede rijen turbine- ** U . ; ; :j * V - 20 - schoepen, die radiaal naar binnen daarvan uitsteken, waarbij 1. de eerste en de tweede rotor zijn opgesteld voor het begrenzen van binnenste resp. buitenste stroombaanvlakken voor de verbrandingsgassen, die door de aandrijfturbine stromen, en 5 2) de aandrijfturbine, de verbrandingsgassen opneemt en daaraan vrijwel alle vermogen onttrekt voor het drijven van de eerste en tweede rotor in tegengestelde richtingen, b) eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven, elk met een aantal bladen, bevestigd aan eerste en tweede roteerbare stroomlijn- 10 ringen met eerste, resp. tweede stel, waarbij 1. de eerste en de tweede schroef rechtstreeks zijn gekoppeld met en worden gedreven door de eerste resp. de tweede rotor en radiaal buiten de aandrijfturbine zijn gelegen en 2. elk van de bladen een relatief grote verhouding heeft van naaf- 15 straal tot topstraal en een relatief lage verhouding van dikte tot koorde en c) een ringvormige gondel, radiaal buiten de gasgenerator gelegen en een buitenprofiel vormend, dat het enige vlak is dat de stroombaan voor lucht naar de schroeven bepaalt, welk profiel een voorste, middelste 20 en achterste deel heeft, waarbij 1. het voorste deel een optimaal voor de gasgenerator ontworpen inlaat bepaalt, 2. het achterste deel een aërodynamisch vloeiende overgang geeft naar de tweede roteerbare stroomlijnring en 25 3) het middendeel de maximale straal van de gondel bepaalt, die groter is dan de eerste en de tweede straal.

8. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, waarbij de aandrijfturbine verder is gekenmerkt door een aantal inlaatleischoepen, axiaal vdör de eerste en tweede schoepenrijen gelegen, waarbij de inlaatleischoepen 30 een omtrekswerveling aan de verbrandingsgassen geven, en door een aantal uitlaatleischoepen, gelegen axiaal achter de eerste en tweede rijen schoepen, welke uitlaatleischoepen vrijwel alle omtrekswerveling uit de er door stromende gassen wegnemen.

9. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, verder gekenmerkt door 35 een afdichting, aangebracht tussen het huis en de tweede rotor, voor het verlagen van de stroming van de verbrandingsgassen op deze plaats.

10. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het totale aantal eerste en tweede schoepenrijen kleiner is dan ongeveer 18 rijen en groter dan ongeveer 10 rijen, de verbrandingsgassen uit de gas-40 generator worden uitgelaten op een gemiddelde uitlaatstraal ten opzichte •ft Λ **. i -- -i h:' * 1 -: * vy , v.v <v. - 21 - van de langshartlijn van de motor, welke gassen expanderen door de aandrijfturbine volgens een gemiddelde stroombaanstraal en deze gemiddelde stroombaanstraal ongeveer dubbel zo groot is als de gemiddelde uitlaat-straal. 5'

11. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de verhouding van naafstraal tot topstraal groter is dan ongeveer 0,4 en het totale aantal eerste en tweede rijen schoepen kleiner is dan ongeveer 18 rijen en groter dan ongeveer 10 rijen.

12. Gasturbinemotor volgens conclusie 11, met het kenmerk, 10 dat de verhouding van naafstraal tot topstraal ligt tussenongeveer 0,5 tot 0,4.

13. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de verhouding van dikte tot koorde van de schroefbladen kleiner is dan 0,14 bij de naaf en ongeveer 0,02 bij de top van het blad.

14. Gasturbinemotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat elk van de eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven axiaal is geplaatst tussen het vooreinde en het achtereinde van de aandrijf-turbine.

15. Gasturbinemotor, gekenmerkt door een gasgenerator voor 20 het doen ontstaan van verbrandingsgassen en met een in omtreksrichting daar omheen geplaatst ringvormig huis en door middelen voor het met hoog rendement omzetten van de energie van de gassen in een netto motor^stuwkracht, welke middelen omvatten a) een aandrijfturbine met een eerste rotor, voorzien van een aantal 25 eerste rijen turbineschoepen, die radiaal daarvan naar buiten steken, en een tweede rotor met een aantal tweede rijen turbineschoepen, die radiaal naar binnen daarvan uitsteken, waarbij 1. de eerste en de tweede rotor zijn ingericht voor het begrenzen van binnenste resp. buitenste stroombaanvlakken voor door de 30 aandrijfturbine stromende verbrandingsgassen, 2. de aandrijfturbine de verbrandingsgassen opneemt en daaraan ongeveer al het vermogen onttrekt voor het drijven van de eerste en tweede rotor in tegengestelde richtingen, 3. het totale aantal eerste en tweede schoepenrijen kleiner is 35 dein ongeveer 18 en groter dan ongeveer 10 rijen en 4. de verbrandingsgassen worden uitgelaten uit de gasgenerator op een gemiddelde uitlaatstraal ten opzichte van de langshartlijn van de motor, welke gassen woeden geëxpandeerd door de aandrijfturbine volgens een gemiddelde stroombaanstraal en 40 de gemiddelde stroombaanstraal ongeveer dubbel zo groot is •Ί .· · > t r J Ό - 22 - als de: gemiddelde uitlaatstraal, b) eerste en tweede, tegengesteld roterende schroeven, elk met een aantal bladen, bevestigd aan eerste resp. tweede roteerbare stroomlijnringen op een eerste resp. tweede straal, waarbij 5 1) de eerste en de tweede schroef rechtstreeks zijn gekoppeld met en worden gedreven door de eerste resp. tweede rotor en radiaal buiten de aandrijfturbine zijn gelegen en 2) elk van de bladen een verhouding heeft van naafstraal tot topstraal die groter is dan ongeveer 0,4 en een verhouding van 10 dikte tot koorde van minder dan 0,14 bij de naaf, c) een ringvormige gondel is aangebracht radiaal buiten de gasgenerator, die een buitenprofiel vormt dat het enige vlak is dat de stroombaan vormt voor de lucht naar de schroeven, welk profiel een voorste, middelste en achterste deel heeft, waarbij 15 1) het voorste deel een optimaal voor de gasgenerator ontworpen inlaat vormt, 2. het achterste deel een aërodynamisch vloeiende overgang naar de tweede roteerbare stroomlijnring vormt en 3. het middendeel de maximale straal bepaalt voor de gondel die 20 groter is dan de eerste en de tweede straal en d) een afdichting, aangebracht tussen het huis en de tweede rotor, voor het verkleinen van de stroomv.verbrandingsgassen ter plaatse.

16. Gasturbinemotor volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de aandrijfturbine verder omvat: 25. een aantal inlaatleischoepen, gelegen axiaal vóór de eerste en de tweede rijen schoepen, welke inlaatleischoepen een omtrekswerveling aan de verbrandingsgassen geven, en - een aantal uitlaatleischoepen, gelegen axiaal achter de eerste en tweede rijen schoepen, welke uitlaatleischoepen vrijwel alle 30 omtrekswerveling uit de er door stromende gassen wegnemen.

17. Straalmotor zonder omloopkanalen voor een subsonisch vliegtuig, gekenmerkt door a) een gasgenerator met een compressor, een verbrandingskamer en een HD-turbine voor het drijven van de compressor, 35 b) een aandrijfturbine voor het opnemen van de door de HD-turbine uitgelaten hete gassen, c) de aandrijfturbine heeft een eerste rotor met een aantal rijen turbineschoepen, die radiaal naar buiten daarvan uitsteken, en een tweede rotor met een aantal rijen turbineschoepen, die 40 radiaal naar binnen daarvan uitsteken en zijn geplaatst tussen de ö - ) *1 ;> λ V v V . V ** - 23 - schoepenrijen van de eerste rotor, d) de eerste en de tweede rotor in hoofdzaak ringvormige binnen- en buitenvlakken hebben, die de stroombaan bepalen voor de hete gassen, die door de aandrijfturbine stromen en 5 e) eerste en tweede schroefsystemen, elk met een stroomlijnring rondom de aandrijfturbine en met een aantal op deze ring gemonteerde schroefbladen, f) waarbij een van deze ringen is gemonteerd op en rechtstreeks wordt gedreven door de eerste aandrijfturbinerotor en de tweede van deze 10 ringen is gemonteerd op en rechtstreeks wordt gedreven door de tweede aandrijfturbinerotor, zodanig dat de schroefsystemen door deze rotors in tegengestelde richtingen wordengeroteerd, g) de aandrijfturbine vrijwel alle bruikbare energie afneemt uit de er door heen stromende gassen, zodanig dat de schroefbladen daar- 15 door worden gedreven voor het verschaffen van vrijwel alle door de motor verschafte stuwkracht.

18. Straalmotor zonder omloopkanalen volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de motor verder een gondel heeft rondom de gasgenerator, die het enige vlak vormt voor het geleiden van de lucht 20 naar de schroefbladen, en de stroomlijnringen de enige vlakken vormen die de luchtstroom in het gebied van deze bladen besturen.

19. Straalmotor zonder omloopkanalen volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de aandrijfturbine een totaal aantal schoepenrijen heeft, zodanig dat de topsnelheden van de schroefbladen beneden de 25 geluidssnelheid worden gehouden. 30 35 40 !*"'·· · w - v . v