DE1296878B - Jet engine for aircraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk für Luftfahrzeuge, das eine zur Hinterseite des Luftfahrzeuges gerichtete horizontale Schubdüse und eine nach unten gerichtete Hubdüse aufweist, die beide von einer gemeinsamen Speiseleitung abgezweigt sind, in der am Ort der Abzweigung zu den beiden Düsen eine Verteilervorrichtung angeordnet ist, die eine Verteilung des Gasstromes zwischen den beiden Düsen herbeizuführen gestattet.The invention relates to a jet engine for aircraft that one horizontal thrust nozzle directed towards the rear of the aircraft and one has downwardly directed lifting nozzle, both of a common feed line are branched off, in which a distributor device at the point of junction to the two nozzles is arranged to bring about a distribution of the gas flow between the two nozzles allowed.

Solche Triebwerke sind für Luftfahrzeuge, insbesondere überschallflugzeuge, geeignet, bei denen der von den Tragflügeln bei geringen Fluggeschwindigkeiten erzeugte aerodynamische Auftrieb bekanntlich ungenügend ist und durch einen auf Rückstoßwirkung beruhenden Hubschub verstärkt bzw. bei der Fluggeschwindigkeit Null vollständig ersetzt werden muß, uni das Luftfahrzeug zu befähigen, Kurzstarts und -landungen bzw. senkrechte Start- und Landebewegungen auszuführen.Such engines are for aircraft, especially supersonic aircraft, suitable where the generated by the wings at low airspeeds aerodynamic lift is known to be insufficient and due to a recoil effect based lift thrust amplified or completely at the airspeed zero must be replaced to enable the aircraft to make short take-offs and landings or perform vertical take-off and landing movements.

Im Falle eines Kurzstarts erfolgt das Abheben des Luftfahrzeuges vom Boden erst von einer bestimmten horizontalen Geschwindigkeit ab, so daß die Wirkung der heißen Auftriebsstrahlen auf ein und dieselbe Zone des Bodens von sehr kurzer Zeitdauer ist, wodurch Beschädigungen des Bodens herabgesetzt oder völlig vermieden werden.In the case of a short take-off, the aircraft will take off from Ground only from a certain horizontal speed, so that the effect of the hot jets of uplift on one and the same zone of the ground for a very short time Duration is, as a result of which damage to the floor is reduced or completely avoided will.

Erfolgt jedoch ein senkrechter oder zumindest sehr steiler Start, so ergeben sich mit bekannten Triebwerken der eingangs genannten Art, bei denen gegebenenfalls eine Brennkammer in der gemeinsamen Speiseleitung vor der Hubdüse angeordnet sein kann, Beschädigungen des Bodens durch die aus der Hubdüse austretenden Gasstrahlen von relativ kleiner Masse mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit, welche Gasstrahlen eine hohe spezifische Energie, verbunden mit hohen Temperaturen, aufweisen.However, if the start is vertical or at least very steep, so result with known engines of the type mentioned in which possibly a combustion chamber in the common feed line upstream of the lifting nozzle can be arranged, damage to the floor by emerging from the lifting nozzle Gas jets of relatively small mass with a correspondingly high flow velocity, which gas jets have a high specific energy, combined with high temperatures, exhibit.

Es ist eine im wesentlichen als Hubvorrichtung dienende Vorrichtung bekannt, bei der sich zum Vergrößern des Impulses des Mediumstromes z. B. unmittelbar hinter einem in der freien Luft befindlichen konvergierenden Rohr mit fester Wandung ein zur Dämpfung der Geschwindigkeit des Mediums dienender, von einem Gasschleier gebildeter divergierender Teil anschließt. Dieser Gasschleier wird durch das Ausströmen eines unter Druck stehenden Hilfsmediums aus einer düsenartigen öffnung in Form eines am Austrittsende des festen konvergierenden Rohres vorgesehenen und in zweckentsprechender Weise gerichteten Schlitzes erzeugt. Durch das Hilfsmedium wird Umgebungsluft induziert, so daß letztlich ein Schub erzeugender Gasstrahl großer Masse und geringer spezifischer Energie sowie verhältnismäßig niedriger Temperatur erhalten wird.It is a device serving essentially as a lifting device known, in which to increase the momentum of the medium flow z. B. immediately behind a converging tube with solid walls in the open air a gas curtain serving to dampen the speed of the medium formed diverging part adjoins. This gas curtain is created by the outflow a pressurized auxiliary medium from a nozzle-like opening in the form one provided at the exit end of the fixed converging tube and in a more appropriate manner Way directional slot generated. Ambient air is induced by the auxiliary medium, so that ultimately a thrust generating gas jet of great mass and less specific Energy as well as relatively low temperature is obtained.

Es ist auch ein Hubstrahltriebwerk bekannt, bei welchem zur Vergrößerung des auf den Brennstoffverbrauch bezogenen Schubes ein Teil der verdichteten Luft dazu verwendet wird, Umgebungsluft anzusaugen, die in einem Ringkanal geführt wird, der konzentrisch um den eigentlichen Triebwerkkanal herum angeordnet ist. Neben der Verbesserung des spezifischen Schubes soll dadurch eine Geräuschdämpfung erzielt werden.There is also a reciprocating jet engine known in which to enlarge of the thrust related to the fuel consumption a part of the compressed air is used to suck in ambient air that is guided in a ring duct, which is arranged concentrically around the actual engine duct. Next to the improvement of the specific thrust is intended to achieve a noise reduction will.

Es ist ebenfalls ein Hubgebläse bekannt, in dessen Gaskanal Jalousieleisten angeordnet sind, mit denen, wenn das Triebwerk nicht in Betrieb ist, der Gaskanal verschließbar ist. Durch den bei diesem Triebwerk vorhandenen relativ großen Massendurchsatz mit entsprechend kleiner Austrittsgeschwindigkeit aus der Hubdüse und mit nur unwesentlich über der Umgebungstemperatur liegender Gastemperatur werden Beschädigungen des Bodens durch Strahlerosion weitgehend vermieden.A lifting fan is also known, in whose gas duct louvre strips are arranged with which, when the engine is not in operation, the gas duct is lockable. Due to the relatively large mass throughput available with this engine with a correspondingly lower exit speed from the lifting nozzle and with only insignificant Gas temperatures above the ambient temperature will damage the floor largely avoided by jet erosion.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zugleich für Hubschub- und Horizontalschubbetrieb verwendbares Triebwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Bodenerosion durch die aus der Hubdüse austretenden Gasstrahlen weitgehend vermieden wird und das sich durch eine gute Geräuschdämpfung auszeichnet. Dieses Triebwerk ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Hubdüse im wesentlichen senkrecht zur Speiseleitung verlaufende Querkanäle aufweist, welche an beiden Enden mit der Atmosphäre verbindbar sind und in welchen ein von oben nach unten durch sie hindurchgehender Luftstrom mit Hilfe von mit einstellbaren Verschlußorganen versehenen, düsenartigen Rohren induziert wird, die mit einer in der Speiseleitung- befindlichen.- - Brennkammer entnommenen Verbrennungsgasen gespeist werden und in die Querkanäle in Richtung nach unten münden.The object of the invention is to create an engine of the type mentioned above which can be used for both lift thrust and horizontal thrust operation, in which soil erosion is largely avoided by the gas jets emerging from the lifting nozzle and which is characterized by good noise damping. According to the invention, this engine is characterized in that the lifting nozzle has transverse channels running essentially perpendicular to the feed line, which can be connected to the atmosphere at both ends and in which an air stream passing through them from top to bottom with the aid of nozzle-like tubes provided with adjustable closure elements is induced, which are fed with a combustion chamber located in the feed line - combustion chamber and open into the transverse channels in the downward direction.

Der Vorteil der beanspruchten Ausführung der Hubdüse besteht im wesentlichen darin, daß damit bei einem für Hubschub und Horizontalschubbetrieb geeigneten Triebwerk der Hubschub in gleich vorteilhafter Wirkung wie bei den bekannten Hubvorrichtungen mittels eines Gasstromes von großer Masse, geringer spezifischer Energie und verhältnismäßig niedriger Temperatur erzielt wird. Ein solcher Gasstrom führt kaum zu einer Beschädigung des Bodens. Außerdem wird durch das Ansaugen einer bestimmten großen Luftmenge aus der Atmosphäre in die Querkanäle der Hubschub vergrößert, der dann bei den geringeren Fluggeschwindigkeiten mit zu kleinem aerodynamischem Auftrieb zusätzlich zu diesem wirksam ist.The advantage of the claimed design of the lifting nozzle consists essentially in the fact that thus with an engine suitable for lift thrust and horizontal thrust operation the lifting thrust has the same advantageous effect as with the known lifting devices by means of a gas flow of great mass, low specific energy and proportionate low temperature is achieved. Such a gas flow hardly leads to damage of the soil. In addition, by sucking in a certain large amount of air of the atmosphere in the transverse ducts the stroke thrust is increased, which is then increased in the case of the smaller ones Airspeeds with too little aerodynamic lift in addition to this is effective.

Die Erfindung -wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention will be described below with reference to the drawing, for example explained in more detail.

F i g. 1 ist eine schematische Axialschnittansicht eines Strahltriebwerkes gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I in der Fig. 1. F i g. 1 is a schematic axial sectional view of a jet engine according to the invention; F i g. FIG. 2 is a cross section taken along line II in FIG. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 ein thennodynamischer Triebwerkskanal bezeichnet, der in einer horizontalen, querschnittsveränderbaren Schubdüse 2 von im allgemeinen konvergent-divergenter Form endigt.Im vorderen Teil des Kanals 1 ist ein Turboaggregat angeordnet, das einen Verdichter 3, eine Turbine 4 zum Antrieb des Verdichters 3 und eine Brennkammer 5 stromauf der Turbine 4 aufweist. Die von dem Verdichter 3 gelieferte Luft wird in einer Verbrennungsvorrichtung 6 erhitzt, und in der Zone der Vermischung dieser Luft mit den aus der Turbine 4 austretenden Gasen ist eine Nachverbrennungsvorrichtung 7 in einer Kammer 8 vorgesehen, die sich über eine bestimmte Länge des Kanals 1 stromab des Turboaggregats erstreckt. Der Verdichter 3 ist mit verstellbarer Leitradbeschaufelung 3 a versehen, die den Durchsatz des Verdichters 3 und sein Druckverhältnis in kontinuierlicher Weise zu ändern gestattet.In the drawing, 1 denotes a thermodynamic engine duct, which ends in a horizontal, cross-sectional variable thrust nozzle 2 of generally convergent-divergent shape. In the front part of the duct 1 , a turbo unit is arranged, which has a compressor 3, a turbine 4 for driving the Compressor 3 and a combustion chamber 5 upstream of the turbine 4. The air supplied by the compressor 3 is heated in a combustion device 6 , and in the zone of mixing of this air with the gases emerging from the turbine 4, an afterburning device 7 is provided in a chamber 8 which extends over a certain length of the duct 1 downstream of the turbo unit extends. The compressor 3 is provided with adjustable stator blades 3 a, which allows the throughput of the compressor 3 and its pressure ratio to be changed in a continuous manner.

Die Brennkammer 5 stromauf der Turbine 4 wird mit Druckluft über einen Sammelraum 9 gespeist, der durch eine mit einem Ventil versehene Leitung 10 mit der Abgabeseite eines Luftverdichters verbunden ist, der in einem von dem Kanal 1 getrennten zweiten Kanal (nicht dargestellt) angeordnet ist und dort von einer Gasturbine angetrieben wird.The combustion chamber 5 upstream of the turbine 4 is fed with compressed air via a collecting space 9 which is connected by a line 10 provided with a valve to the discharge side of an air compressor which is arranged in a second channel (not shown) which is separate from the channel 1 and there is driven by a gas turbine.

Eine aus dem Kanal 1 abzweigende nach unten gerichtete Hubdüse 15 mit etwa kreisförTnigem Austrittsquerschnitt ist stromab von der Kammer 8 angeordnet. Im Kanal 1 im Bereich der Hubdüse 15 ist eine Klappe (nicht dargestellt) angeordnet, die um eine Achse quer zur Triebwerksachse schwenkbar ist. Diese Klappe dient als Absperr- und Verteilvorrichtung, denn sie kann entweder die Versorgung der Schubdüse 2 oder der Hubdüse 15 völlig absperren oder eine Versorgung beider Düsen 2, 15 zulassen, d. h., die Klappe kann auch irgendwelche Zwischenstellungen einnehmen, um den aus der Kammer 8 kommenden Gasstrom in einem gewünschten Verhältnis zwischen der Schubdüse 2 und der Hubdüse 15 aufzuteilen.A downwardly directed lifting nozzle 15 branching off from the channel 1 and having an approximately circular outlet cross section is arranged downstream of the chamber 8 . In the channel 1 in the area of the lifting nozzle 15 there is a flap (not shown) which can be pivoted about an axis transverse to the engine axis. This flap serves as a shut-off and distribution device, because it can either completely shut off the supply of the thrust nozzle 2 or the lifting nozzle 15 or allow a supply of both nozzles 2, 15 , i.e. That is, the flap can also assume any intermediate positions in order to divide the gas flow coming from the chamber 8 in a desired ratio between the thrust nozzle 2 and the lifting nozzle 15.

Eine zusätzliche Verbrennungsvorrichtung (nicht dargestellt) kann stromab der Verteilerklappe vorgesehen sein. Durch den Betrieb dieser Verbrennungsvorrichtung wird überdies die Verteilung der Ströme zwischen den beiden Düsen 2, 15 beeinflußt.An additional combustion device (not shown) can be provided downstream of the distributor flap. The operation of this combustion device also influences the distribution of the flows between the two nozzles 2, 15 .

Der Kanal 1 ist in einer Hülle 19 angeordnet, die den Rumpf oder das Tragwerk des Luftfahrzeuges bilden kann und in der Querkanäle 20 angeordnet sind, welche die Hülle 19 von oben nach unten durchdringen. Die oberen Enden der Querkanäle 20 sind durch schwenkbar gelagerte Jalousieleisten 21 und die unteren Enden durch Klappen 22 absperrbar. Die Jalousieleisten 21 öffnen sich gegen den Fahrtwind und wirken als Ablenkorgane, welche Luft aus der Atmosphäre in das Innere der Kanäle 20 einströmen lassen, während die Klappen 22 in Richtung des Fahrtwindes angeordnet sind, wie dies auch für die weiteren Klappen 25 gilt, die den Klappen 22 zugeordnet sind. Die Klappen 25 dienen wie die Klappen 22 dazu, die Querkanäle 20 bei Hubschubbetrieb nach unten zu verlängern.The channel 1 is arranged in a shell 19 which can form the fuselage or the structure of the aircraft and in which transverse channels 20 are arranged, which penetrate the shell 19 from top to bottom. The upper ends of the transverse channels 20 can be shut off by pivotably mounted louvre strips 21 and the lower ends by flaps 22. The louvre strips 21 open against the wind and act as deflectors, which allow air to flow from the atmosphere into the interior of the channels 20, while the flaps 22 are arranged in the direction of the wind, as is the case for the other flaps 25 , the Flaps 22 are assigned. The flaps 25 , like the flaps 22, serve to lengthen the transverse channels 20 downward during stroke and stroke operation.

Die Querkanäle 20 stehen mit dem Inneren des Kanals 1 stromab der Nachverbrennungsvorrichtung 7, d. h. mit der Brennkammer 8 oder ihrer unmittelbar folgenden Verlängerung, über eine Reihe von düsenartigen Rohren 23 in Verbindung, deren Austrittsöffnungen nach unten gerichtet sind und durch Verschlüsse abgesperrt werden können, von denen einer in F i g. 1 bei 24 schematisch angedeutet ist.The transverse channels 20 are with the interior of the channel 1 downstream of the afterburning device 7, i. H. with the combustion chamber 8 or its immediately following extension, via a series of nozzle-like tubes 23 , the outlet openings of which are directed downwards and can be blocked by closures, one of which is shown in FIG. 1 is indicated schematically at 24.

Beim Horizontalflug mit großer Geschwindigkeit sind die Jalousieleisten 21, die Klappen 22 und 25 und die Verschlüsse 24 geschlossen, und der durch den Kanal 1 hindurchgehende Gasstrom entspannt sich in der Schubdüse 2 und erzeugt den erforderlichen Vortriebsschub.During horizontal flight at high speed, the louvre strips 21, the flaps 22 and 25 and the shutters 24 are closed, and the gas flow passing through the channel 1 relaxes in the thrust nozzle 2 and generates the necessary propulsive thrust.

Beim Flug mit geringer Geschwindigkeit und insbesondere beim senkrechten Starten sowie bei Kurzstarts oder -landungen werden bei ganz oder teilweise geschlossener Schubdüse 2 die Jalousieleisten 21, die Klappen 22 und 25 und die Verschlüsse 24 geöffnet. Der aus der Kammer 8 austretende Gasstrom oder wenigstens ein Teil von ihm geht durch die im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Querkanäle 20 in diese mündenden düsenartigen Rohre 23 hindurch, wie dies in den F i g. 1 und 2 durch Pfeile angedeutet ist. Demzufolge wird Außenluft durch Induktion durch die geöffneten Jalousieleisten 21 hindurchgesaugt, und das Gemisch aus Luft und wiedererhitztem Gas strömt zwischen den Klappen 22 und 25 nach unten aus und erzeugt so den gewünschten Hubschub.When flying at low speed and especially when taking off vertically as well as with short take-offs or landings, the louvre strips 21, flaps 22 and 25 and closures 24 are opened when the thrust nozzle 2 is completely or partially closed. The gas flow emerging from the chamber 8 or at least a part of it passes through the nozzle-like tubes 23 opening into these essentially in the direction of the longitudinal axis of the transverse channels 20, as shown in FIGS . 1 and 2 is indicated by arrows. As a result, outside air is sucked in through the opened louvre slats 21 by induction, and the mixture of air and reheated gas flows down between the flaps 22 and 25 , thus producing the desired stroke.

Es sei bemerkt, daß der von den aus den Rohren 23 austretenden Gasstrahlen erzeugte Strahlpumpeneffekt den Hubschub beträchtlich erhöhen kann. Außerdem kühlt die so induzierte Luft die heißen Teile des Triebwerkes und insbesondere die düsenartigen Rohre 23. It should be noted that the jet pumping effect created by the gas jets emerging from the tubes 23 can increase the stroke considerably. In addition, the air induced in this way cools the hot parts of the engine and in particular the nozzle-like pipes 23.

Diese Ausführung gestattet, den Hubschub mittels eines Strahls mit großem Massendurchsatz und geringer spezifischer Energie und verhältnismäßig niedriger Temperatur zu erzielen, so daß dieser Strahl den Boden kaum beschädigen kann. Durch das Ansaugen einer großen Luftmenge an der Oberseite des Triebwerkes in die Querkanäle20 hinein wird ein zusätzlicher Hubschub erzeugt, was einen sehr erwünschten Vorteil bei geringen Fluggeschwindigkeiten darstellt.This version allows the stroke by means of a beam with large mass throughput and low specific energy and relatively lower To achieve temperature so that this jet can hardly damage the floor. By the suction of a large amount of air at the top of the engine into the transverse ducts20 an additional stroke is generated into it, which is a very desirable advantage represents at low airspeeds.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Strahltriebwerk für Luftfahrzeuge, das eine zur Hinterseite des Luftfahrzeuges gerichtete horizontale Schubdüse und eine nach unten gerichtete Hubdüse aufweist, die beide von einer gemeinsamen Speiseleitung abgezweigt sind, in der am Ort der Abzweigung zu den beiden Düsen eine Verteilervorrichtung angeordnet ist, die eine Verteilung des Gasstromes zwischen den beiden Düsen herbeizuführen gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubdüse im wesentlichen senkrecht zur Speiseleitung (1) verlaufende Querkanäle (20) aufweist, welche an beiden Enden mit der Atmosphäre verbindbar sind und in welchen ein von oben nach unten durch sie hindurchgehender Luftstrom mit Hilfe von mit einstellbaren Verschlußorganen (24) versehenen, düsenartigen Rohren (23) induziert wird, die mit einer in der Speiseleitung befindlichen Brennkammer (8) entnommenen Verbrennungsgasen gespeist werden und in die Querkanäle (20) in Richtung nach unten münden. Claims: 1. Jet engine for aircraft, which has a horizontal thrust nozzle directed to the rear of the aircraft and a downward directed lifting nozzle, both of which are branched off from a common feed line in which a distributor device is arranged at the point of branching off to the two nozzles a distribution of the gas flow between the two nozzles, characterized in that the lifting nozzle has transverse channels (20) which run essentially perpendicular to the feed line (1) and which can be connected to the atmosphere at both ends and in which one passes from top to bottom the air flow passing through it is induced with the aid of nozzle-like tubes (23 ) provided with adjustable closing elements (24), which are fed with combustion gases removed from the combustion chamber (8) in the feed line and open into the transverse channels (20) in a downward direction. 2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endöffnungen der Querkanäle (20) beim horizontalen Reiseflug des Luftfahrzeuges durch Jalousieleisten (21) bzw. Klappen (22) absperrbar sind.2. Jet engine according to claim 1, characterized in that the end openings of the transverse channels (20) can be shut off during horizontal cruise of the aircraft by louvre strips (21) or flaps (22).