DE1140779B - Verstellbarer Lufteinlauf fuer Strahltriebwerke - Google Patents

Verstellbarer Lufteinlauf fuer Strahltriebwerke

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DE1140779B
DE1140779B DEM45225A DEM0045225A DE1140779B DE 1140779 B DE1140779 B DE 1140779B DE M45225 A DEM45225 A DE M45225A DE M0045225 A DEM0045225 A DE M0045225A DE 1140779 B DE1140779 B DE 1140779B
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DE
Germany
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inlet
wall
air inlet
air
wedge
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Pending
Application number
DEM45225A
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English (en)
Inventor
Heinrich Leibach
Dr-Ing Norbert Scholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Turbomotoren GmbH
Original Assignee
MAN Turbomotoren GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/042Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having variable geometry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Verstellbarer Lufteinlauf für Strahltriebwerke Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk für Luftfahrzeuge mit regelbarem Lufteinlauf, der einen zum Verdichter hin sich erweiternden Innenkörper und eine in mehrere Teile aufgegliederte Außenwand aufweist, wobei durch axiale Verschiebung dieser Außenwandteile zusätzliche Querschnitte für das Einströmen von Luft freigegeben werden.
  • Die Charakteristik der Turbokompressoren von Strahltriebwerken stellt bekanntlich an den Lufteinlauf je nach Fluggeschwindigkeit, Flughöhe und Trie:bwerksdrehzahl bestimmte Anforderungen hinsichtlich der Größe des Durchsatzes und der Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeit im Eintrittsquerschnitt des Verdichters. Zu geringe Durchsätze führen zum Pumpen des Verdichters. Außerdem muß der Einlaufquerschnitt der von der Flugmachzahl abhängigen Schluckfähigkeit des Triebwerkes angepaßt werden. Ungleichmäßigkeit der Geschwindigkeit am Kompressoreintritt sowohl in radialer wie in Umfangsrichtung gibt ferner zu frühzeitigem Abreißen der Verdichterströmung Anlaß.
  • Der Durchsatz des Einlaufes ist durch das Auftreten der Schallgeschwindigkeit im engsten Querschnitt nach oben begrenzt und darüber hinaus bei Überschall-Fluggeschwindigkeiten durch die von der »Einlaufgeometrie« vorgeschriebene Stoßkonfiguration weitgehend in Abhängigkeit von der Flugmachzahl festgelegt. Unter »Einlaufgeometrie« ist dabei die räumliche Zuordnung der Spitze des. Innenkörpers zu den Einlauflippen zu verstehen. Die Durchsatzcharakteristik des Triebwerkes weist nun im Vergleich zum Einlauf einen abweichenden Durchsatzverlauf auf. Eine Angleichung ist bei größeren Flugmachzahlbereichen nur durch eine Anderung der Einlaufgeometrie möglich. Insbesondere ermöglicht ein für den hohen Überschallflug ausgelegter Einlauf nicht den im Stand oder bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten notwendigen Luftdurchsatz, so daß für diese Betriebsfälle zusätzliche Ansaugquerschnitte freigegeben werden müssen. Ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen im Einlauf treten vor allem in überschalleinläufen auf, die wegen der spitz zulaufenden Einlauflippen bei Unterschallanströmung zu Ablösungen führen. Bei im wesentlichen achsparalleler Anströmung ruft .diese stark radiale Geschwindigkeitsunterschiede hervor.
  • Um nun dem Verdichter die Möglichkeit zu geben, bei jeder beliebigen Geschwindigkeit im Horizontalflug die jeweils benötigte Luftmenge ansaugen zu können, ist es bereits bekannt, die Wand des Einlaufes in einzene axial verschiebbare Ringe bzw Ringteile aufzugliedern, so daß nach Verschiebung dieser Ringstücke Ringspalte frei werden, durch die fehlende Luft einströmen oder überschüssige Luft abströmen kann, Nach einer weiteren bekannten Maßnahme ist ferner der Zwischenring mit dem konischen Innenkörper verbunden, so daß bei einer Verschiebung zugleich eine Anpassung der Einlaufgeometrie an die Stoßwellenkonfiguration erfolgt. In jedem Fall werden bei diesem Einlauf jedoch über den gesamten Umfang gleiche Spaltquerschnitte freigegeben.
  • Etwa mit der gleichen Zielsetzung .sind außerdem Vorschläge bekanntgeworden, nach denen die Einlauflippen und/oder die Keilflächen des zentralen Innenkörpers des Einlaufs schwenkbar gelagert sind.
  • Die bekannten Einlaufkonstruktionen sind jedoch für zum Zwecke des Kurz- oder Senkrechtstarts bzw. -landung schwenkbar angeordnete Strahltriebwerke nicht geeignet. Hier tritt nämlich als neues Problem eine starke Schräganblasung des Einlaufs auf, die naturgemäß zu großen Geschwindigkeitsunterschieden in Umfangsrichtung des Einlaufs führt. Diese Queranströmung bzw. die Änderung -der Anströmrichtung erfolgt im allgemeinen ausschließlich parallel zur Symmetrieebene des Flugzeuges und tritt praktisch nur im niedrigen Unterschallfiugbereich auf. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Einlauf so auszubilden, daß die Möglichkeit einer Anpassung an eine vorgegebene Triebwerksdurchsatzcharakteristik in einem weiten Bereich von Überschallflugmachzahlen besteht, daß im Unterschauflug und im Stand ausreichende Ansaugquerschnitte freigegeben werden können und daß darüber hinaus eine kontinuierliche Anpassung des Einlaufs an starke Querströmungen möglich ist, um eine ausreichende Geschwindigkeitsverteilung auch für diesen Betriebsfall zu erzielen. Es wird dabei angestrebt, die verschiedenen Funktionen möglichst mit den gleichen konstruktiven Mitteln zu erreichen. Erfindungsgemäß wird eine über den Einlaßquerschnitt des Verdichters, gleichmäßige Luftzuströmung und damit eine konstante Eintrittsgeschwindigkeit dadurch gewährleistet, daß bei Schräganströmung der Einlauföffnung im Betriebszustand des Kurvenfluges oder des strahlgestützten Start- bzw. Landesvorganges auf der Luvseite der Außenwand kleinere zusätzliche Querschnitte freigegeben werden als auf der Leeseite.
  • Die zu nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen von Erfindungsgegenständen gehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. 1 den Einlauf eines Einfachtriebwerkes im Axialschnitt, Fig. 2 das Triebwerk nach Fig. 1 in der Frontansicht, Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Triebwerk mit in Zwillingsanordnung übereinanderliegenden Motoren, Fig. 4 das Triebwerk nach Fig. 3 in Frontansicht, Fig. 5 einen Axialschnitt längs Linie V-V der Fig. 6 durch ein Triebwerk mit in Zwillingsanordnung nebeneinanderliegenden Motoren und Fig. 6 einen Schnitt längs Linie VI-VI nach Fig. 5. In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den konischen Innenkörper eines Strahltriebwerkseinlaufs, dessen Außenmantel von dem Ringkörper 2 und den Ringkörperhälften 31, 311 mit den Einlauflippen 41, 411 gebildet wird. Die Pfeile 5 in Fig. 2 deuten die Anströmrichtung des Einlaufs bei Queranströmung, beispielsweise beim Landevorgang mit in die Senkrechte geschwenktem Triebwerk, an. Für diesen Betriebsfall werden die Ringkörperhälften 31, 311 axial vorgeschoben, und zwar die Hälfte 311 um den Betrag a weiter vor als die Hälfte 31, so daß auf der Luvseite eine geringere Spaltweite b eingestellt wird als auf der Leeseite mit der Spaltweite c.
  • Analog ist die Anordnung bei einem Triebwerk gemäß Fig. 3 und 4, bei dem die Motoren 6 und 7 in Zwillingsanordnung übereinanderliegen. Die ebenfalls konischen Innenkörper sind hier mit 11, die feststehende Außenwand mit 12 und die axial verschiebbaren Ringkörperhälften mit 131, 1311, 1,3111 und 131v bezeichnet. Die Hälften 1311 und 13111 sind durch den Steg 8 miteinander verbunden.
  • Dieses Zwillingstriebwerk wird um eine zur durch die beiden Triebwerksachsen bestimmten Ebene senkrecht stehende Achse geschwenkt, so daß also die Queranströmung in Richtung der Pfeile 15 erfolgt. Für diesen Fall werden die Ringkörperhälften zwecks Freigabe von Zusatzquerschnitten für den Luftcinlaß axial verschoben, und zwar die Hälfte 131v um den Betrag d weiter als die Hälften 13111 und 1311 und letztere wiederum um den Betrag e weiter als die Hälfte 131. Den verschiedenen Verschiebungswegen entsprechend werden auch hierbei von der Luv- und der Leeseite zunehmende Spaltquerschnitte freigegeben.
  • Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Zwillingstriebwerk liegen die Motoren 16, 17 nebeneinander. Die Eintrittsöffnung des Einlaufs ist in bekannter Weise rechteckig, also von mindestens zwei parallelen Wänden 18, 19 begrenzt, so daß die Strömung im wesentlichen zweidimensional erfolgt. Stromabwärts geht der Rechteckkanal in zwei Ringkanäle 20 über. Der Innenkörper 21 ist hier als Keil ausgebildet mit den Keilflächen 211 und 2111. Die Außenwand des Ein-Laufs wird von der feststehenden Wand 22 und den axial verschiebbaren Lippenteilen 23I, 2311 gebildet. Als Stellmittel können z. B. - wie bei 24 angedeutet - hydraulische Stellmotoren verwendet werden. Bei Queranströmung, beispielsweise in Richtung des Pfeiles 25, wird auch hier der mit der Verschiebung der Lippenteile 231, 2311 sich einstellende Spalt auf der Luvseite kleiner gemacht als auf der Leeseite.
  • Die Keilflächen 211, 2111 sind mittels Hebelpaar 27 und Stellmotor 26 schwenkbar angeordnet, was an sich ebenfalls bekannt ist und weshalb für dieses Einzelmerkmal kein Elementenschutz in Anspruch genommen wird. Zusätzlich können nun auch die Lippenteile 231, 2311 schwenkbar angebracht sein.
  • Mit der gezeigten bzw. beschriebenen Anordnung kann nun auch beim Horizontalflug der Durchsatz in der Weise geregelt werden, daß entweder die Einlauflippen 231, 2311 um gleiche Beträge verschoben und/ oder verschwenkt werden, wobei das Stromlinienbild keine Veränderung erfährt, oder es kann bei feststehenden Lippenteilen der Keilwinkel durch Verschwenken der Keilflächen 21j, 2111 verändert werden, wobei auch das Stromiinienbild wechselt. Diese Maßnahmen sind bekannt und gehören daher nicht zum Erfindungsgegenstand. An Stelle der Keilwinkelveränderung könnte gegebenenfalls auch der ganze Keil in an sich bekannter Weise axial verschoben werden. Ersteres hat jedoch den Vorteil, daß mit der Verschwenkung der Keilflächen auch im Unterschauflug die Durchsatzmenge in einem weiten Bereich geregelt werden kann.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verstellbarer Lufteinlauf für Strahltriebwerke, der einen zum Verdichter hin sich erweiternden Innenkörper und eine in mehrere Teile aufgegliederte Außenwand aufweist, wobei durch axiale Verschiebung dieser Außenwandteile zusätzliche Querschnitte für das Einströmen von Luft freigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schräganströmung der Einlauföffnung im Betriebszustand des Kurvenfluges oder des strahlgestützten Start- bzw. Landevorganges auf der Luvseite der Außenwand (2) kleinere zusätzliche Querschnitte freigegeben werden als auf der Lee-Seite.
  2. 2. Lufteinlauf nach Anspruch 1 mit einer Einlauföffnung, von der mindestens zwei Seiten parallel laufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (21) keilförmig ausgebildet ist und der Keilwinkel durch Schwenken der Keilflächen (211, 2111) verstellbar ist.
  3. 3. Lufteinlauf nach Anspruch 1 für Zwillingstriebwerke, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand in drei unabhängig voneinander verschiebbare Teile (131, 1311, 131v) aufgegliedert ist.
  4. 4. Lufteinlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauflippen zusätzlich in an sich bekannter Weise verschwenkbar angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1078 375, 1068 999, 1066 429; USA.-Patentschriften Nr. 2 840 322, 2 700 515
DEM45225A 1960-05-07 1960-05-07 Verstellbarer Lufteinlauf fuer Strahltriebwerke Pending DE1140779B (de)

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