DE1919035A1 - Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen in Gasturbinentriebwerken und insbesondere Verbesserungen bei Turbinen-Luftstrahltriebwerken und Steuersystemen, die ihren Geräuschpegel verringern.

Turbinen-Luftstrahltriebwerke sind im allgemeinen gekennzeichnet durch ein Basistriebwerk, das einen heißen Gasstrom erzeugt. Das Basistriebwerk treibt ein Flügelrad an, das einen Luftstrom in einem allgemein konzentrisch zu dem Basistriebwerk angeordneten Kanal komprimiert. Meistens werden diese beiden Gasströme durch getrennte Düsen ausgestoßen, um eine Antriebskraft zu liefern. Alternativ ist bereits vorgeschlagen worden, daß der Gasstrom aus dem Kompressor und der heiße Gasstrom durch eine gemeinsame Düse ausgestoßen werden.

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üas Verhältnis der Luftmenge, welche durch den KompressorJianal fließt, zu der durch das Basistriebwerk fließenden Luftmenge wird als das Verdünnungsverhältnis oder Bypass-Verhältnis bezeichnet. Neuere Entwicklungen haben gezeigt, daß bei einem gegebenen Triebwerksgewicht bei Turbinen-Luftstrahltriebwerken, die ein relativ hohes Verdünnungsverhältnis, beispielsweise 5⁷I oder höher, haben, erhöhte Antriebskraft und verringerter Brennstoffverbrauch erzielt werden können.

Um solche hohen Verdünnungsverhältnisse zu erreichen, ist der Durchmesser der Schaufeln des Kompressors sehr groß geworden und die Geschwindigkeit der Schaufelenden ist sehr hoch geworden und in der Tat hat sie Überschallgeschwindigkeit erreicht. Solche großen Durchmesser und hohen Geschwindigkeiten haben dazu geführt, daß das Flügelrad des Kompressors die vorherrschende Quelle für unerwünschtes Geräusch beim Antrieb eines Luftfahrzeuges geworden ist. Dies steht im Gegensatz zu früheren Turbostrahltriebwerken und Turbinenluftstrahltriebwerken mit niedrigem Verdünnungsverhältnis, wo 4ie vorherrschende Geräuschquelle sich aus dem Ausstoß des heißen Gasstromes aus seiner Antriebsdüse ergab.

Es sind viele Vorschläge gemacht worden, um das durch den Kompressor eines Turbinen-Luftstrahltriebwerkes erzeugte Geräusch auf ein Minimum zu beschränken oder zu unterdrücken. Alle früheren Vorschläge haben jedoch auf die eine oder andere Weise das Gewicht des Triebwerkes erhöht oder in anderer Weise den Gesamfewirkungsgrad des Triebwerkes verringert.

Das Problem des Lärms spielt hauptsächlich eine Rolle, da es die einem Flughafen benachbarten bevölkerten Gebiete beeinträchtigt. In diesem Zusammenhang gibt es zwei Abschnitte in dem Verlauf des Fluges eines Luftfahrzeuges, wo die Geräuschpegel als besonders kritisch betrachtet werden. Ein kritischer Teil ist der Landeanflug. Der andere kritische Teil ist während des Abfluges. Während des Startes und Abfluges wird maximale Schubkraft oder Leistung benutzt, um eine sichere Betriebshöhe zu

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erlangen. An diesem Punkt wird dann die Leistung der Triebwerke gedrosselt und eine viel geringere Steiggeschwindigkeit wird beibehalten,, bis eine Höhe oder eine Entfernung erreicht ist, wo das Geräusch nicht langer ein besonderes Problem darstellt. Auf diese Weise ist es möglich,das einen Flughafen umgebende Gebiet, in dem der Lärm einen störenden Faktor bildet, auf ein Minimum zu bringen.

Kin Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Geräuschpegel von Turbinenluftstrahltriebwerken zu verringern mit einem Minimum an Auswirkungen auf die Leistung der Maschine und Besondere das Geräusch während des Landeanfluges und während des Abfluges nach Erreichung des Punktes für die Drosselung der Leistung zu verringern.

Wie bereits oben angedeutet, ist die vorherrschende Geräuschquelle in Turbinen-Luftstrahltriebwerken mit hohem Verdünnungsverhältnis der Kompressor. Es ist bereits bekannt, daß der Geräuschpegel des Kompressors durch Verringerung der Kompressorgeschwindigkeit, d.h. der Drehgeschwindigkeit, verringert werden kann. Die vorliegende Erfindung liefert Vorrichtungen zur Erreichung von bedeutend geringeren Kompressorgeschwindigkeiten und einer resultierenden Verringerung des Kompressorgeräusches, während gleichzeitig das von dem Triebwerk erzeugte Gesamtgerausch auf einem Mindestwert gehalten wird. Insbesondere werden diese Aufgaben bei einem Turbinenluftstrahl- ' triebwerk dadurch erreicht, daß ein Mischer für den Heißgasstrom des Basistriebwerkes und den durch den Kompressor komprimierten Luftstrom vorgesehen wird. Die gemischten Gasströme werden dann aus einer gemeinsamen Schubdüse ausgestoßen.

Wenn eine Verringerung des Geräusches erwünscht ist, wie während des Landeanfluges und an dem Punkt der Leistungsdrosselung, dann sind Vorrichtungen zur Verringerung der Auslaßfläche der Durchlaßwege des Mischers, durch die der

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Heißgasstrom hindurchgeht, vorgesehen. Dies erhöht den Gegendruck auf die Turbine des Kompressors und verringert daher die Kompressorgeschwindigkeit. Es ist augenscheinlich, daß bei dieser verringerten Kompressorgeschwindigkeit der Heißgasstrom einen größeren Anteil des gemischten Gasstromes bildet, welcher durch die Schubdüse ausgestoßen wird. Um eine gewünschte Größe des Schubs aufrechtzuerhalten, wird der Energiegehalt des Heißgasstromes erhöht, um den reduzierten Energiegehalt des Kompressorstroms zu kompensieren. Wenn eine große Erhöhung im Energiegehalt des Heißgasstromes erreicht werden soll, sind Vorrichtungen vorgesehen zur Abzweigung eines Teiles des Heißgasstromes in den Kompressorkanal von einem Punkt zwischen der Turbine des Basistriebwerkes und der Korapressorturbine. Dadurch wird die aerodynamische Belastung auf dem Kompressor des Basistriebwerkes auf einem Minimum gehalten und die Temperatur des Heißgasstromes kann innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werden. Eine weitere Wirkung der Abzweigung des Heißgasstromes in dieser Weise besteht dafin, daß der Druckabfall über der Kompressorturbine weiter verringert wird, um noch bedeutendere Verringerungen im Geräuschpegel des Kompressors zu erhalten.

Obwohl es wünschenswert ist, den Geräuschpegel von Luftfahrzeugen zu verringern, wo das Geräusch für die allgemeine Bevölkerung unerträglich ist, ist es auch unerläßlich den Piloten eines Luftfahrzeuges nicht unnötigerweise mit Arbeitsvorgängen und Einstellungen zu belasten, welche ihn von der sicheren Führung des Luftfahrzeuges ablenken würden. Demgemäß besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, verbesserte Regelsysteme zur Gewährleistung einer gewünschten Stäub Ie istung der Turbinenluftstrahltriebwerke vorzusehen, welche mit verringerter Kompressorgeschwindigkeit in einer Betriebsweise für verringerten Lärm arbeiten.

In ihren weiteren Aspekten werden diese Aufgaben der Erfindung dadurch erreicht, daß Mittel zur Erhöhung des Verhältnisses

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der aus dem Heißgasstrom gewonnenen Schubleistung zu der aus dem Kompressorstrom erhaltenen Schubleistung eines Turbinenluftstrahltriebwerkes vorgesehen werden, und daß gleichzeitig der Energiegehalt des Heißgasstromes erhöht wird. Wo die Kompressorgeschwindigkeit, wie oben beschrieben, durch Drosselung des Heißgasausstoßes verringert wird, kann gleichzeitig durch den Piloten eine Einstellvorrichtung in der Kanzel betätigt werden, um eine Verkleinerung der Ausstoßfläche der Durchlaßwege für den Heißgasstrom durch den Mischer zu verursachen und gleichzeitig den Zufluß von Brennstoff zu der Brennkammer des Basistriebwerkes zu erhöhen, um eine Schubleistung aufrechtzuerhalten, welche der Einstellung des Drosselhebels des Piloten entspricht. Gleichzeitig können Ablaßventile geöffnet werden, um einen Teil des Heißgasstromes zwischen dem Basistriebwerk und den Kompressorturbinen in den Kompressorkanal abzuleiten. Zusätzlich sind Vorrichtungen vorgesehen, die die Betriebsweise für verringertes Geräusch aufheben oder ihre Auslösung verhindern, wenn der Drosselhebel des Piloten auf eine Stellung gebracht wird, die einen Schub oder eine Triebwerksleistung oberhalb eines gegebenen Wertes verlangt.

Alternativ können Mittel vorgesehen werden, um dLe Betriebsweise für verringerten Lärm progressiv einzuschalten, d.h. eine verringerte Flügelradgeschwindigkeit und einen vergrößerten Energiepegel des Basistriebwerkes, wenn der Drosselhebel auf verminderte Triebwerksleistung verstellt wird. In diesem Falle ist es vorzuziehen, daß Mittel vorgesehen werden, um die Betriebsweise für Geräuschminderung aufzuheben und daß diese Mittel selektiv wahlweise vom Piloten betätigt werden können.

^Obwohl die Geräuschminderung ein Faktor besonderer Wichtigkeit ist, ist es ebenfalls von großer Wichtigkeit, daß die Anschaffungskosten und die Betriebskosten von Triebwerken zur Verwendung für den Antrieb von Luftfahrzeugen auf ein Minimum gebracht werden. Die vorliegende Erfindung fügt notwendigerweise für die Mischung des Heißgasstromes und des Kompressor-

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stromes und für den Mechanismus zur Verringerung der Kompressorgeschwindigkeit dem Triebwerk Gewicht und in einem gewissen Maße zusätzliche Länge zu. Diese Faktoren, welche zu einer Erhöhung der Kosten neigen, werden potentiell kompensiert durch die Erhöhung im theoretischen Wirkungsgrad des Betriebes, bei dem ein gemischter Strom durch eine gemeinsame Düse ausgestoßen wird, verglichen mit einem Ausstoß des Flügelradstromes und des Heißgasstromes durch getrennte Düsen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die potentiellen Vorteile eines Turbinenluftstrahltriebwerkes mit gemischtem Gasstrom vollständiger zu realisieren.

Zur Erreichung dieser Aufgabe sind Vorrichtungen vorgesehen, welche die Energieverluste beider Mischung des Heißgasstromes und des Kompressorstromes auf ein Minimum reduzieren. Dies umfaßt die Ausstattung mit eine«n Mischer, der abwechselnde Kanäle für den Heißgasstrom und den Kompressorstrom hat, wobei die Kanäle eine Querschnittsverringerung von ihren Einlaßöffnungen zu ihren Auslaßöffnungen hin aufweisen, so daß die durchfließenden Gasströme beschleunigt werden. Weiterhin umfaßt es Vorrichtungen, die AH£a?eek*e*>kal%HHg eine relativ hohe Geschwindigkeit des Kompressorstromes beim Durchströmen durch den Hauptteil des Kompressorkanals aufrechterhalten, und einen Diffusorabschnitt unmittelbar vor dem Mischer, um die Geschwindigkeit des Kompressorstroms bei seiner anfänglichen Richtungsänderung beim Eintritt in den Mischer zu verringern.

Turbinenluftstrahltriebwerke bieten nicht nur Probleme bezüglich ihres Betriebsgeräusches. Es ist auch schwierig, einen Schub in umgekehrter Richtung zu erhalten, der notwendig ist, um beispielsweise die Anforderungen bei einer Landung zu er-

relatiy kurzen füllen, in der ein Luftfahrzeug innerhalb einer l/Landebahn zum Halten gebracht werden muß. Ein Turbinenluftstrahltriebwerk liefert vorteilhafterweise einen kalten Kompressorstrahl, aus demymit relativ einfachen Mechanismen einen. Schub in umgekehrter Richtung erhalten kann. Der Heißgasstrom solcher Triebwerke

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stellt ein Problem dar, da er weiterhin einen Vorwärtsschub erzeugt . Dies hat bei vielen Leuten zu der Schlußfolgerung geführt, daß zwei Mechanismen benötigt werden, einer für den Kompressorstrom und einer für den Heißgasstrom, um eine ausreichende Fähigkeit für : den Schub mit umgekehrter Richtung zu erlangen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte vereinfachte Vorrichtungen zur Erlangung einer verbesserten Fähigkeit für Schub mit umgekehrter Richtung in einem Turbinenluitstrahltriebwerk zu erhalten.

Es wurde gefunden, daß ein Turbinenluftstrahltriebwerk, das einen Mischer für den Heißgasstrom und den Kompressorstrom, wie oben beschrieben, verwendet, einzigartig geeignet ist zur Erfüllung der obigen Forderungen. Indem man eine Vorrichtung zur Blockierung des Kompressorstromes stromaufwärts von dem Mischer vorsieht und ihn nach außen ableitet, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeitskomponente in der umgekehrten Richtung, erlangt man einen Schub in umgekehrter Richtung. Wenn der Kompressorstrom abgeleitet wird, wird der Heißgasstrom übermäßig ausgedehnt und verliert einen sehr beträchtlichen Teil seiner Vorschubwirkung beim Ausstoß durch die gemeinsame Düse. Zusätzlich dazu wird das Druckverhältnis über dem Kompressor erhöht und der Kompressorstrom wird erhöht und liefert einen weiteren Schub in umgekehrter Richtung.

Diese und die anderen Aufgaben und Kennzeichen der Erfindung werden erläutert durch die folgende Beschreibung und die zugehörigen Abbildungen.

Figur 1 ist eine teilweise vereinfachte Ansicht in stark verkleinertem Maßstab und stellt einen Längsschnitt durch ein Turbinenluftstrahltriebwerk gemäß der Erfindung dar.

Figur 2 ist ein Längsschnitt in einem größeren Maßstab des Düsenendteiles des Triebwerkes.

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Figur 3 ist ein Schnitt längs der Linien ΙΙΙ-ΙΓΙ, IH-IIIa, IH-IIIb, III-IIIc der Figur 2.

Figur 4 ist eine Ansicht längs der Linie IV-IV der Figur 2. Figur 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V in Figur 2. Figur 6 ist ein Schnitt längs der Linie VI-VI in Figur 2. Figur 7 ist ein Schnitt längs der Linie VII-VII der Figur 2.

Figur 8 ist eine Abwicklung längs der Linie VIII-VIII der Figur 3, wobei einzelne Teile weggelassen sind, um sowohl den Kompressorstrom als auch den Heißgasstrom darzustellen.

Figur 9 ist eine Kurve der von dem Kompressor und der an der Schubdüse des Triebwerkes erzeugten relativen Geräuschpegels.

Figur IO ist eine Kurve der Betriebscharakteristik des Kompressors des Gasturbinentriebwerkes und ihrer Beziehung zum Lärm.

Figur 11 ist eine Ansicht ähnlich der Figur 1,welche schematisch ein Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,* und

Figur 12 ist eine Ansicht ähnlich Figur 1, welche ein anderes Steuersystem gemäß der Erfindung darstellt.

Das Turbinenluftstrahltriebwerk 10 der Figur 1 umfaßt ein Basistriebwerk 12, das einen heißen Gasstrom zum Antrieb einer Flügelradturbine 14 erzeugt. Die Turbine 14 ist verbunden mit und treibt an den Rotor 15 eines am Einlaßende des Triebwerkes angeordneten Kompressors 16. Das Basis-Triebwerk 12und die Turbine 14 sind eingeschlossen in einer Gondel oder einem inneren

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Gehäuse 18. Eine verlängerte Haube oder ein äußeres Gehäuse 20 definiert den bei 21 angedeuteten Triebwerkseinlaß und definiert zusammen mit der Gondel 18 einen ringförmigen Kanal 22, der konzentrisch zum Basis-Triebwerk 12 ist.

Beim Betrieb komprimiert der Kompressor 16 einen Luftstrom, dessen äußerer Teil längs des Kanales 22 verläuft und dessen innerer Teil in das Basis-Triebwerk 12 eintritt. In dem Basis-Triebwerk 12 wird der Luftstrom weiter komprimiert durch einen Kompressor 24 für das Basis-Triebwerk, um einen stark komprimierten Luftstrom zur Aufrechterhaltung der Verbrennung in einer Brennkammer 26 zu erhalten. Der auf diese Weise erzeugte heiße Gasstrom treibt eine Hochdruckturbine 28 des Basis-Triebwerkes 12 an, welche mit dem Rotor des Kompressors 24 verbunden ist. Der heiße Gasstrom geht dann durch einen nach außen gekrümmten Ringkanal 61 zu der Turbine 14. Der Luftstrom des Kompressors 16 und der heiße Gasstrom strömen dann durch einen Mischer 30 und werden an der Düse32 ausgestoßen, um einen Schub zum Antrieb eines Luftfahrzeuges zu liefern.

Es folgt zunächst eine detailliertere Beschreibung des Mischers 30 anhand der Figuren 2,3 und 8. Der Mischer 30 umfaßt eine Vielzahl von Keulen 33, welche in den Kanal 22 für den Kompressorstrom hineinragen. Die Keulen 33 bilden abwechselnde Schächte 34,36, durch welche der heiße Gasstrom bzw. der Kompressorstrom hindurchgehen, um strömungsabwärts von den Keulen 33 vermischt zu werden. Der Strömungsweg des heißen Gasstromes durch die Schächte 34 wird gebildet durch eine innere Wand 38, eine äußere Wand 40 und die Seitenwände 42,44 der Keulen 33. Die stromaufwärtsliegenden Enden benachbarter Wände 42, 44 sind miteinander verbunden, um den heißen Gasstrom von der Turbine 14 beim Eintritt in die Schächte 34 aufzuteilen. Die Schächte 36 für den Kompressorstrom werden definiert durch die äußere Haube 20, die sich zwischen den Keulen 33 fortsetzende Gondel 18,. und durch die Außenwand 40 und die Seitenwände 42,44 der Keulen 33. Die Außenwände 40 der Keulen 33 sind in einem Abstand von der inneren Oberfläche der Haube 2O angebracht,

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so daß eine kontinuierliche Strömung relativ kühler Luft längs der inneren Oberfläche der Haube 20 vorhanden ist, um heiße Streifen auf der inneren Oberfläche der Haube 20 in der Mischzone stromabwärts von der AuSetoßebene des Mischers 30 zu vermeiden.

Um ein Minimum von Verlusten zu erhalten, während der Kompressorstrom und der heiße Gasstrom durch den Mischer 30 hindurchgehen und in einer relativ kurzen axialen Länge wirksam vermischt werden, sind die Auslaßöffnungen der Schächte 34 für das heiße Gas so gestaltet, daß die Massenströmungsgeschwindi^- keiten an jedem radialen Punkt in der Ausstoßebene des heißen Gasstromes und des kalten Gasstromes im wesentlichen gleich sind. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß die Wände 42,44 radial zur Achse des Ranales 22 ausgebildet werden, wobei der eingeschlossene Winkel zwischen diesen Wänden sich nach den Auslassen der Schächte 34 hin verringert. Die Schnittzeichnungen in Figur 3 illustrieren, wie der Querschnittströmungsweg des heißen Gasstromes progressiv in einen Kreisringausschnitt transformiert wird, in dem ein größerer Massenfluß in den äußeren Teilen der Schächte 34 vorhanden ist als in den inneren Teilen.

Ein weiterer Faktor bei der Reduzierung von Verlusten der durch den Mischer 30 fließenden Gasströme auf ein Mindestmaß ist in der Tatsache enthalten, daß die Schächte 34 für den heißen Gasstrom einen Düseneffekt liefern, d.h. sie haben an ihren Eintrittsöffnungen einen größeren Querschnitt als an ihren Austrittsijffnungen und beschleunigen daher den in die Austrittsebene durchfließenden Strom. Die Figuren 2 und 4 bis in Kombination mit den Schnitten der Figur 3 illustrieren den oben beschriebenen Düseneffekt, welcher eine Beschleunigung des heißen Gasstromes durch die Schächte 34 liefert, um dadurch die Verluste bei dem Durchtritt des heißen Gasstromes durch den Mischer 30 auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Bei dem vorliegenden Mischer 30 sind ähnliche Eigenschaften

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in ,den. Schächten 36 für den Kompressorstrom vorhanden. Die keulenförmig gestalteten Wände können sowohl dieSchächte für den Heißgasstrom als auch für den Kompressorstrom durch eine Konstruktion mit dünner Wandstärke definieren, welche im wesentlichen gleichförmige Wandstärke aufweist. Der Durchmesser der Gondel 18 verringert sich bei ihrem Durchtritt zwischen den Keulen 33. Diese Abmessung ist so eingerichtet, daß eine Verringerung in der Querschnittsf läqhe der Schächte 36 für den Kompressorstrom von ihren Einlaßöffnungen zu ihren Auslaßöffnungen vorhanden ist. Gleichzeitig werden die beiden Gasströme zu einer Mischerzone oder einem Sammelraum geführt, welche eine ausreichende Querschnittsfläche hat.

Weilerhin haben die Gasströme eine sehr beträchtliche lineare Länge bei ihrem Eintritt in die Mischzone. Die angeführte lineare Länge wird dargestellt durch die Auslaß-Umrißlinien der Schächte 34 und 3ΰ, wo sich die beiden Gasströme vereinigen. Diese Eigenschaft trägt zu einer wirksamen Vermischung bei und verringert das durch diesen Vorgang erzeugte Geräusch.

Weiterhin trägt zu einer Reduzierung der Verluste auf ein Mindestmaß die Tatsache bei, daß die äußeren Verkleidungen 40 der Keulen 33 aerodynamisch gestaltet sind, wo sie unter einem Winkel in den heißen Gasstrom hineinragen und die Teile an ihrem äußersten Ende, welche im wesentlichen parallel zu dem Strömungsweg des Kompressorstromes sind, haben relativ scharfe Ecken bei ihrer Vereinigung mit den Seitenwänden 42, 44. Da die äußeren keulenförmig gestalteten Wände 40 auf einer maximalen Breite gehalten werden, um einen maximalen Massenfluß des heißen Gasstromes an den äußeren Teilen desselben in der Auslaßebene zu ergeben und wegen des sich verringernden eingeschlossenen Winkels zwischen den Seitenwänden 42,44 erhält man als Ergebnis eine tropfenförmige Ausgestaltung entsprechend den Figuren 4 bis 7, welche noch extremer ist infolge der Verringerung des Durchmessers der Gondel 18. Diese Ausgestaltung führt den Kompressorstrom wirksam auf einen verringerten Durchmesser, was zur Überführung des Kompressorstromes

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auf den notwendigen Durchmesser für die Ausstoßdüse 32 erforderlich ist.

Ein weiterer Faktor, der zu einer Reduzierung von Verlusten in dem Mischer 30 auf ein Mindestmaß beiträgt, wird gefunden in der Ausgestaltung des Kanals 22 für den Kompressorstrom. Zu einer wirkungsvollen Betriebsweise des Kompressors 16 wird etwa bei 45 eine DüsenVerengung in diesem Kanal 22 gebildet, so daß während des Hauptteiles des Fortschreitens der Strömung längs des Kanales 22 eine relativ hohe Geschwindigkeit aufrecht erhalten werden kann. Unmittelbar strömungsaufwärts von dem Mischer 30 wird die Querschnittsfläche des Kanales 22 in einem Diffusorabschnitt 47 vergrößert, um die Geschwindigkeit des Kompressorstromes bei seinem ersten Eintritt in den Mischer 30 zu verringern. Indem man eine geringere Geschwindigkeit hat, wenn eine erste Änderung in dem Strömungsweg des Luftstromes durch den Mischer 30 stattfindet und dann diesen Kompressorstrom bei seinem Durchfluß durch den Mischer 30 beschleunigt, wird ein optimaler Zustand zur Reduzierung der Strömungsverluste auf ein Minimum erreicht.

Ein weiterer im Zusammenhang mit dem Mischer 30 zu beachtender Faktor besteht darin, daß die relativen Änderungen in den Querschnitten der Schächte 34 für den heißen Gasstrom und der Schächte 36 für den Luftstrom ebenfalls angenähert gleiche Machzahlen für die beiden Ströme bei ihrem Ausstoß in die Austrittsebene liefern. Dies ergibt eine wirksame Mischwirkung in einem Minimum axialer Länge und wiederum mit einem Minimum von Verlusten.

Die oben beschriebenen Eigenschaften reduzieren die Verluste in dem Mischer und ermöglichen die bessere Erreichung des potentiellen Wirkungsgrades des Arbeitszyklus eines Turbinenluftstrahl-Triebwerkes mit gemischter Strömung und sind von besonderem Nutzen, wenn man sie für die Reduzierung des Geräusches in der nachstehend beschriebenen Weise verwendet.

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Die Mittel zur Reduzierung des durch den Kompressor 16 erzeugten Triebwerkgeräusches schließen Mittel zur Reduzierung der Äusstoßquerschnittsflache der Schächte 34 für den heißen Gasstrom ein. Vorzugsweise bildet ein Klappenventil 48 den strömungsabwärts gelegenen Teil Jeder Schachtwand 44 (Figuren 2,3 und 5). Die Klappenventile 48 sind an Bolzen SO befestigt, welche sich innerhalb der Schachtwände 38 in einen Hohlraum hinein erstrecken, der weiterhin gebildet wird durch das geschlossene Ende der Gondel 18. An dem inneren Ende jedes Bolzens 50 sind Hebel 52 befestigt und mit einem gemeinsamen Ring 54 verbunden. Eine Verstellvorrichtung 56 kann über einen Winkelhebel 59 mit dem gemeinsamen Ring 54 verbunden werden und kann selektiv verstellt werden, um gleichzeitig die Klappenventile 48 aus ihren offenen, in den Figuren 3,5 und 6 mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellungen, in ihre geschlossenen, gestrichelt gezeichneten Stellungen zu schwenken, in denen die Ausstoßquerschnittsfläche der Kanäle 34 für den heißen Gasstrom wesentlich verringert wird. Die Verstellvorrichtung 56 kann durch Preßluft über die Leit«n^g§9 pneumatisch angetrieben werden.

Wenn dies eintritt, wird der Druckabfall über der Flügelradturbine 14 verringert und es findet eine merkliche Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Flügelradrotors 14 und des Kompressors 16 infolge der Kopplung mit dem Rotor 15 statt. Das Ergebnis ist, daß man eine Reduzierung in dem Energiegehalt des Kompressorstromes erhält. Infolgedessen liefert der Heißgasstrom einen größeren Anteil der Energie an den gemischten Gasstrom, welcher durch die Düse 32 ausgestoßen wird.

Unter den meisten Betriebsbedingungen wird es erwünscht sein, den Energiegehalt des Heißgasstromes zu erhöhen, wenn der Kompressorstrom reduziert wird, um den gewünschten Antriebsschub aufrechtzuerhalten. Dies kann durch Erhöhung des Brennstoffzuflusses zu dem Brenner 26 des Basis-Triebwerkes 12 erreicht werden.

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In jedem Falle neigen die Verringerung der Ausstoßquerschnittsfläche der Schächte 34 für den heißen Gasstrom und Erhöhungen in dem Brennstoffzufluß zu der Verbrennungskammer 26 dazu, den Gegendruck auf den Kompressor 24 des Basistriebwerkes 12 zu erhöhen. Um eine aerodynamische Überlastung und einen Stillstand des Kompressors 24 für das Basis-Triebwerk zu verhindern, sind an einem Punkt zwischen der Turbine 28 des Basis-Triebwerkes und der Flügelradturbine 14 Mittel vorgesehen zur Abzweigung eines Teiles des Heißgasstromes in den Kompressorkanal 22. Zu diesem Zwecke erstrecken sich eine Vielzahl von Durchlässen 60 aus dem Kanal 61' für den heißen Gasstrom in den Kanal 22 für den Kompressor 16. Vorzugsweise erstrecken sich diese Durchlässe 60 in Längsrichtung und treten in den Kanal 22 unter einem kleinen Winkel ein und ihre Auslaßöffnungen sind auf die Schächte 36 für den Kompressorstrom des Mischers 30 (Figur 3) gerichtet.

Es können Tellerventile 62 vorgesehen werden, um die Strömung durch die Durchlässe 60 selektiv zu steuern. Die Tellerventile 62 können pneumatisch betätigt werden und sind dargestellt mit den Leitungsrohren 64, welche die entgegengesetzten Enden eines Zylinders 66 mit einer geeigneten Vorrichtung zur Zuführungv von Luft zu einer oder der anderen Seite eines Ventilkolbens 68 verbinden, um die Ventile 62 je nach Wunsch zu öffwmen oder zu schließen. Wenn die Ventile 62 während einer Betriebsweise zur Verringerung des Lärms geöffnet werden, erhält man neben der Reduzierung der aerodynamischen Belastung des Kompressors 24 des Basis-Triebwerkes 12 mehrere Vorteile. Bei geöffneten Ventilen 62 wird der Druckabfall über der. Flügelradturbine 14 weiter verringer t und man erhält dadurch weitere Verringerungen in der Drehgeschwindigkeit des Rotors des Flügelrades und eine daraus folgende Verringerung in dem Geräusch des Kompressors 16. Zusätzlich wird die Einlaßtemperatur der Turbine 14 verringert. Der in dem KompressorkaiA 22 hinein attweigte Teil des heißen Gasstromes verbleibt in dem Antriebssystem und mischt sich vor dem Eintritt in den Mischer

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30 mit dem Kompressorstrom.

Einer der bedeutungsvollen Faktoren der oben beschriebenen Anwendung ist es, daß das GeÄtsch desjtompressors 16 wesentlich verringert wird, ohne eine Erhöhung in dem Gesamtgeräusch des Triebwerkes 10. Das besagt, daß bei der Reduzierung <fes Geräusches des Kompressors 16 das durch den Ausstoß des gemischten Gasstromes aus der Düse 32 erzeugte Geräusch ein vorherrschender Faktor wird. Die Figur 9 illustriert, daß die Erhöhung des Geräusches der Düse 32 in einem relativ geringen Maße stattfindet, verglichen mit der Verminderung des Geräusches des Kompressors 16 und dadurch erhält man die gewünschte Verringerung des Triebwerkgeräusches.

Figur 10 Illustriert weiterhin einige nicht ohne weiteres erkennbare Vorteile in der Gerauschverringerung, wie sie am besten auf einer "Kompressorkarte" dargestellt werden. Es ist eine allgemein übliche Praxis, gewisse Betriebscharakteristiken von Kompressoren (ein Flügelrad ist ein Niederdruckkompressor) durch eine Kurve in ihrer Beziehung zu dem korrigierten Luf tdurchfluß durch den Kompressor und dem Druckanstieg über dem Kompressor darzustellen. Figur 10 1st eine repräsentative Kompressorkarte für einen Niederdruckkompressor oder ein Flügelrad des allgemeinen in Figur 1 gezeigten Typs. Beim normalen Betrieb werden der Druckanstieg und der korrigierte Luftdurchfluß für irgendeine vorgegebene Rotorgeschwindigkeit auf einer Arbeitslinie gehalten, welche einen Sicherheitsfaktor liefert, so daß keine aerodynamische Überlastung des Kompressors oder Flügelrades mit daraus sich ergebenden Stillstandsbedingungen eintritt. Aus dieser Kompressorkarte ist zu ersehen, daß, wenn die Geschwindigkeit des Flügelrades gesenkt wird, ein geringerer Druckanstieg und ein geringerer korrigierter Luftdurchfluß vorhanden sind. Es wird in Betracht gezogen, daß die Geschwindigkeit des Flügelrades auf 60 % gesenkt werden kann. Dies liefert, wie man sehen wird» eine bedeutungsvolle verringerung im Geräuschpegel, dargestellt durch die Kurven des wahrgenommenen Geräuschpegels (PNdB), die eben-

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falls in Figur 10 enthalten sind. Jedoch werden weitere Vorteile bei der Geräuschverringerung erreicht, dahingehend, daß die Erhöhung in dem Verhältnis des Heißgasstromes zum Kompressorstrom durch den Mischer einen Ansaug- oder Pumpeffekt liefert, der den Massenfluß durch den Kompressor erhöht. Daher würde bei einer Reduzierung der Drehgeschwindigkeit des Kompressors auf 60 % der Arbeitspunkt bei einer Betriebsweise zur Geräuschverringerung unterhalb der Arbeitslinie liegen und die Verbesserungen in der Geräuschverringerung sind daher größer, als wenn man einfach die Geschwindigkeit des Kompressors auf 60 % vermindert und den Arbeitspunkt, d.h. den Druckanstieg und den korrigierten Luftdurchfluß weiter auf der Arbeitslinie hält.

Das beschriebene Rückstoßsystem hat auch nicht ohne weiteres erkennbare Vorteile bei der Betriebsweise mit umgekehrtem Schub, welche die Verwendung von einem oder mehreren gestaftelten Ablenkblechen 1OO in der Haube 20 stromaufwärts von dem Mischer 30 beinhaltet. Beim normalen Betrieb sind diese Staffeln 100 durch die Verkleidungen 103 verdeckt. Wenn umgekehrter Schub gewünscht wird, werden ein Versteller oder eine Vielzahl von Verstellern 104 verstellt und durch geeignete Gestängeverbindungen schenken sie die Verkleidungen 1(2 in den Kanal für das Flügelrad (s. gestrichtelte Stellung in Figur 2). Die Verkleidungen 102, welche vorzugsweise am innreren Umfang der Haube 20 vorgesehen werden, liefern eine Blockierung, welche dann den Luftstrom des Kompressors 16 durch die Kaskaden'' 100 ablenkt, um den gewünschten Gegenschub für das Triebwerk zu ergeben.

Bei dieser Kompressoranordnung wird ein hoher Gesamtwirkungsgrad für den Schub in umgekehrter Richtung erreicht, ohne die weitere Notwendigkeit zur Umkehrung des Schubes des Heißgasstromes. Dies wird offensichtlich, wenn man erkennt, daß bei der Blockierung des Stromes des Kompressors 16 zu dem Mischer 30 der Heißgasstrom in der Mischzone übermäßig ausgedehnt wird und beim Ausstoß aus der Düse 32 eine beträchtlich

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reduzierte Schubwirkung hat.

Normalerweise werden die für den Antrieb eines Luftfahrzeuges verwendeten Gasturbinentriebwerke mit Hilfe eines Drosselhebels betätigt. Die Einstellung des Drosselhebels steuert die Drehgeschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes, welche wiederum in Beziehung steht zu der gewünschten Schubausgangsleistung des Triebwerkes oder der Triebwerke. Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung zur Geräuschverringerung werden jedoch dann angewendet, wenn die Triebwerke bei einem geringeren Schub als ihrer vollen Schubleistung arbeiten und in diesem Falle würde am Drosselhebel eine Geschwindigkeit des Basis-Triebwerkes unterhalb des zulässigen 100%-Wertes eingestellt. Die Figur 11 zeigt in stark vereinfachter Weise ein Steuersystem für ein Triebwerk, das einen Drosselhebel 70 mit einer Verbindung zu einem Hauptbrennstoffregler 71 umfaßt. Die Einstellung des Drosselhebels 70 ist die hauptsächliche Bestimmungsgröße für die Brennstoffsteuerung 71 zur Einstellung der Zuflußgeschwindigkeit des Brennstoffes zum Brenner 26 zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Geschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes 12. Die Hauptbrennstoffsteuerung 71 würde auch Eingänge für andere Parameter aufweisen (nicht gezeigt), welche noch weiter den Brennstoffzufluß regulieren würden, um die durch die Einstellung des Drosselhebels 70 geforderte gewünschte Triebwerksgeschwindigkeit zu erhalten.

Zur Auslösung des Programms für die Geräuschverringerung ist ein Wahlschalter 72 vorgesehen. Vorzugsweise wird der Wahlschalter 72 in der Flugzeugkanzel vorgesehen und wird hier als Schalter zur Herstellung einer elektrischen Verbindung nach Masse zur Auslösung eines Steuerorgan^ 74 für die Geräuschverringerung gezeigt/Das Steuerorgan 74 für die Geräuschverringerung kann drei Einheiten oder Teile umfassen, die jeweils eine mechanische Ausgangsleistung an die Hauptbrennstoffsteuerung 71, an eine pneumatische Vorrichtung, verbunden mit den Auslaßventilen 62, und eine pneumatische Vorrichtung für den Versteller 56 liefern. Beim Schließen des Schalters 72 können die genanm-

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ten mechanischen Ausgangsleistungen durch Verwendung bekannter Mittel, wie Elektroraagnete und Ventile zur Strömungsregelung erreicht werden, welche elektrisch betätigt werden können. Die pneumatische Ausgangsleistung zu dem Versteller 56 bewirkt, daß die Klappenventile 48 sich in die in der Figur 5 schemenhaft angedeuteten Stellungen bewegen, während die pneumatische Eingangsleistung an den Auslaßventilen 62 diese Ventile zum Öffntmgen veranlaßt und dadurch die Drehgeschwindigkeit des Kompressors 16 verringert, um die oben erörterte vorteilhafte Geräuschverringerung zu erhalten. Gleichzeitig erhöht die mechanische Ausgangsleistung an der Hauptbrennstoffsteuerung 71 den Brennstoffzufluß, um einen vorgegebenen Betrag, der ausreicht, um den Energiegehalt des Heißgasstromes bis zu einem Punkt zu erhöhen, an dem der Schubverlust infolge der Verringerung des Kompressorstroms (dies ist ein bekannter Faktor) kompensiert wird durch eine Erhöhung des Energiegehaltes des Heißgasstromes. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Basis-Triebwerk 12 auf eine höhere DrehgesclmiBdigkeit gebracht wird. Daher besteht keine Notwendigkeit, die Drosselhebel 70 zu betätigen, usa eine vorgegebene fcröäe des Schubs aufrechtzuerhalten, wenn das System zur Geräuschverringerung getätigt wird.

In Reihe mit dem Auslöseschalter 72 ist ein zweiter Schalter 76 angeordnet. Dieser Schalter 76 wird durch eine Kurvenscheibe 78 gesteuert, welche mechanisch mit dem Drosselhebel 70 gekoppelt sein kann. Die Kurvenscheibe 78 öffnet den Schalter 76 immer dann, wenn die Einstellung des Drosselhebels 70 an einem Punkt liegt, wo eine relativ hohe Geschwindigkeit des Basistriebwerkes 12 durch die Einstellung des Drosselhebels gefordert wird.

Figur 12 zeigt eine wahlweise Steuermethode, bei welcher der Drosselhebel 70 zusätzlich zu seiner mechanischen Verbindung mit der Hauptbrennstoffsteuerung 71 mechanische Eingänge zur Steuerung 74* für die Ge räuschver ringe rung feesitzt. Diese mechanischen Eingänge werden hergestellt durch die Verbln-

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düngen mit totem Gang (lost motion connections) 77,78, dargestellt durch die Arme an dem Drosselhebel 7O, die mit verschiebbaren. Teilen in Eingriff gebracht werden können, welche die mechanischen Eingänge für die Steuerung 74· zur Geräuschverl'ingerung liefern. Die Verbindung mit totem Gang 77 ist so angeordnet, daß sie einen progressiv sich erhöhenden Eingang an die Teile der Steuerung 74* zur Geräuschverringerung liefert, welche die Ausgangsleistung für die Hauptbrennstoffsteuerung 71 bzw. den Versteller 56 liefern. Die Verbindung mit totem Gang 78 ist so eingerichtet, daß sie einen progressiv sich erhöhenden mechanischen Eingang an den Teil der Steuerung 74' zur Geräuschverringerung liefert, welcher einen Ausgang an das Ablaßventil 62 liefert, wenn der Drossel-hebel 70 weiter auf eine Einstellung für verringerte Leistung verstellt worden ist.

Die Steuerung 74' für verringerte Geräusche unterscheidet sich von der Steuerung 74 für verringertes Geräusch in der Figur 11 darin, daß ihre Ausgänge eine progressiv sich erhöhende Größe als Funktion der Verschiebung des Drosselhebels 70 auf Einstellungen für niedrige Leistungen liefern, während bei der Steuerung 74 für verringertes Geräusch wenn sie einmal betätigt ist, die Ausgänge, die Auslaßventile 62 voll öffnen und der Versteller 56 und die durch ihn gesteuerten Klappenventile 48 so verschoben werden, daß man eine vorgegebene Verringerung in der Auslaßfläche der Schächte 34 für den Heißgasstrom erhält.

Beim Betrieb wird bei der Verschiebung des Drosselhebels 70 auf eine vorbestimmte Stellung für verringerten Leistungsbedarf die Ausstoßfläche der Heißgaskanäle 34 progressiv verringert und die Kompressorgeschwindigkeit und das dadurch erzeugte Geräusch werden gleichermaßen verringert bei der Erhöhung der Geschwindigkeit des Ba sis-Triebwerkes 12 zur Aufrechterhaltung der durch die Einstellung des Drosselhebels 70 geforderten Gesamtschubkraft. Die anfänglichen Verringerungen in der Austrittsfläche der Schächte 34 für den Heißgasstrom erhöhen den Gegendruck auf den Kompressor 24 des Basis-Triebwerkes

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nicht stark genug, um das Öffnen der Auslaßventile 62 erforderlich zu machen. Aus diesem Grunde wird durch die Verbindung 78 mit totem Gang für diesen Eingang zu der Steuerung 74* fttr die Geräuschverringerung eine weitere Zeitverzögerung eingeführt. Mit anderen Worten, wenn der Drosselhebel 70 auf eine genügend niedrige Leistung eingestellt worden ist, so daß die Verringerung der Ausstoßfläche der Heißgaslaiäle 34 eine solche Erhöhung verursacht hat, dann werden die Auslaßventile 62 aus den oben ausführlich erörterten Gründen geöffnet. In dieser Weise ist es möglich, automatisch ein Maximum an Geräuschverringerung zu gewährleisten, das vereinbart werden kann mit der Fähigkeit des Triebwerkes, die von dem Piloten durch die Einstellung seines Drosselhebels gewünschte Leistung zu liefern.

Es gibt Zeiten im Betriebsablauf einesiäErzeuges, wo die GeräuschverrIngerung unnötig oder unerwünscht ist bei Einstellungen für geringe Leistung. Zur Berücksichtigung dieser Anforderung ist ein Wahlschalter 79 vorgesehen. Wiederum wird erwogen, die Elemente der Steuerung 74' zur Geräuschverringerung elektrisch zu betätigen, um die/gewünschten Ausgänge zu liefern. Der Schalter 79 ist so dargestellt, daß er normalerweise einen Schaltkreis zur Stromversorgung dieser Ausgänge schließt. Wenn es erwünscht ist, bei Einstellungen des Drosselhebels 70 für niedrige Leistungen die Betriebsweise für verringertes Geräusch auszuschalten, dann kann der Schalter 79 geöffnet werden, um die normale Arbeitsweise des Triebwerkes herzustellen.

Die beiden Steuersysteme der Figur 11 und 12 weisen noch den weiteren Vorteil auf, daß man schnelle Steigerungen in der Schubleistung erhalten kann. Wenn beispielsweise ein Landeanflug aufgegeben wird, wobei die Triebwerke in der Betriebsweise für verringertes Geräusch arbeiten, dann wird der Pilot den Drosselhebel auf eine Einstellung für maximale Leistung verschieben. Die Klappenventil 48 gehen dann automatisch in ihre geöffneten Stellungen und die Ablaßventile 62 schließen

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sich. Da der Rotor des Basis-Triebwerkes 12 eine Geschwindig· keit hat, die höher ist als die normale Geschwindigkeit für
eine übliche Einstellung des Drosselhebels, wird er zusammen mit dem Rotor des Kompressors 16 auf maximale Geschwindigkeiten beschleunigt (um maximale Schubleistung zu ergeben) in
einem Minimum an Zeit.

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Claims (36)

Sprüche

1./Gasturbinentriebwerk mit einem Basistriebwerk zur Erzeugung

Ines Heißgasstromes, einen durch das Basistriebwerk angetriebenen Kompressor und einen Kanal, wobei der Kompressor einen Luftstrom in diesem Kanal komprimiert, dadurch gekennze ichne t, daß es eine Vorrichtung zur Mischung von mindestens einem Teil des Heißgasstromes und mindestens einem Teil des Kompressorstromes aufweist, sowie eine Düsenvorrichtung (32) strömungsabwärts yon der Mischvorrichtung (30) gelegen, aus der der gemischte Strom zur Erzeugung einer Antriebskraft ausgestoßen wird, und daß es weiterhin eine Vorrichtung(48,50,52,54,56-, 59 sowie 62) zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Kompressors (16) und zur Erhöhung des Energieanteils aus dem Heißgasstrom in dem gemischten Strom aufweist, wodurch eine Verringerung des von dem Triebwerk (10) erzeugten Gesamtgeräusches erreicht wird.

2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch

ge kennzeichne t, daß es ?\u& Vorrichtung (70,71,74, 77) zur Erhöhung der Energie dies Heißgasstromes bei der Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Kompressors (16) zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Antriebskraft enthält.

3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß es strömungsabwärts von dem Basis-Triebwerk (12) gelegen eine Flügelradturbine (14) enthält, die durch den Heißgasstrom angetrieben wird, wobei diese Flügel rad turbine (14) mit dem Kompressor (16) verbunden ist und dadurch der Kompressor (16) durch das Basis-Triebwerk (12) angetrieben wird und in dem die Vorrichtung (48,50,52, 54,56,59,62) zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit; des Kompressors (16) und zur Einstellung eines größerem Energieanteiles in dem gemischten Strom aus dem Heißgasstrom die feigenden Elemente umfaßt:

eine Vorrichtung (48,50,52,54,56,59*62) zur Steigerung des Gegendruckes auf die Flügelradturbiiae (14) zur Verringerung des Druckabfalles über der Turbine (14) und damit zur Verringerung

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der Geschwindigkeit des Kompressors (16).

4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennze ichne t, daß die Mischvorrichtung (30) eine Vielzahl von Mischer-Durchlaßwegen (34) strömungsabwärts von der Flügelradturbine (14) umfaßt, durch die der Heißgasstrom hindurchgeht zur Mischung mit dem Kompressorstrom/ und die Vorrichtung zur Erhöhung des Gegendruckes auf der Flügelradturbine (14) eine Vorrichtung(48,50,52,54,56,59) zur Verringerung der Querschnittsfläche dieser Mischerdurchlaßwege (34) aufweist.

5. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Baistriebwerk (12) in einer Gondel (18) eingeschlossen ist und der Kompressor (16) einen Schaufelrotor (15) strömungsaufwarts von der Gondel (18) enthält und ein äußeres Gehäuse (20) den Kompressorrotor (15) umgibt und sich konzentrisch zur Gondel strömungsabwärts von der Flügelradturbine (14) erstreckt und in der Ausstoßdüse (32) für den gemischten Gasstrom endet, wobei die Haube (20) und die Gondel (18) den ringförmigen Kanal (22) bilden, welcher den komprimierten Luftstrom vom Kompressor (16) aufnimmt und wobei weiterhin die Mischervorrichtung (30) eine Vielzahl von Keulen (33) enthält, die sich in den Kompressorkanal (22) erstrecken und Schächte (34) bilden, welche die Durchlaßwege für den Heißgasstrom darstellen und Schächte (36) bilden, durch die der Kompress'orstrom hindurchgeht, um sich mit dem Heißgasstrom am strömungsabwärts gelegenen Ende der Keulen (33) zu vermischen.

6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, d a d u r c h gekennze lehnet, daß die Schächte (34,36) für den Heißgasstrom und den Kompressorstrom an ihren Einlassen größere Querschnittsflächen aufweisen als an ihren Auslässen, wodurch die Ströme bei dem Durchgang durch den Mischer (30) beschleunigt werden. ;. _;„.

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7. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne t, daß die relativen Querschnittsflächen der Schächte (34,36) für den Kompressorstrom und für den Heißgasstrom etwa gleiche Machzahlen für den Heißgasstrom und den Kompressorstrom bei ihrem Ausstoß aus dem Mischer (30) erzeugen, wenn das Triebwerk (10) sich in einem gegebenen durch die Konstruktion bedingten Betriebszustand befindet.

8. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 7, dadurch ge k e η η ζ e lehne t, daß die Auslässe der Schächte (34 und 36) für den Heißgasstrom und den Kompressorstrom relative Abmessungen aufweisen, wodurch in der Ausstoßebene annähernd gleiche Massen in der Zeiteinheit strömen.

9. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennze lehne t, daß das vordere Ende der Gondel (18) und des äußeren Gehäuses (20) einen Kanal (22) bilden, der vom Einlaß des Kanals (22) bis in die Nähe des Mischers (30) eine im wesentlichen konstante ringförmige Querschnittsfläche aufweist, wodurch der Kompressorstrom auf einer relativ hohen Geschwindigkeit gehalten wird und daß es einen Diffusorabschnitt (47) besitzt, der durch eine Vergrößerung des ringförmigen Querschnitts,unmittelbar strömungsaufwarts vor dem Mischer (30) gelegen, gebildet wird, wodurch die Geschwindigkeit des Kompressorstromes bei Eintritt in den Mischer (30) verringert wird.

10. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennze lehne t, daß es in dem äußeren Gehäuse (20) gestaffelte Vorrichtungen (100) zur Schubumkehr enthält und eine Vorrichtung (102) besitzt zur Blockierung der Strömung des Kompressorstromes durch den Kanal (22) strömungsaufwärts von dem Mischer (30) gelegen und zur Ableitung des Stromes durch die gestaffelte Vorrichtung zur Schubumkehr, wodurch sich ein Schub in umgekehrter Richtung ergibt und der vorwärts gerichtete Schub des Heißgasstromes automatisch verschlechtert wird.

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11. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 10, dadurch

g ek e η η ζ e ic h η e t, daß die Vorrichtung zur Blockierung des Stromes des Kompressors (16) eine Verkleidung (102) enthält, die normalerweise die gestaffelten Vorrichtungen (100) bedeckt und eine Vorrichtung (104) zum Ausschwenken der Verkleidung (102) in eine Stellung zur Blockierung des Stromes besitzt.

12. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennze lehne t, daß das Bas is triebwerk (12) einen Kompressor (24) enthält und eine Vorrichtung (60,62,64,66,68) zur Verringerung der aerodynamischen Belastung des Kompressors (24) des Basistriebwerkes (12) bei der Erhöhung des Energiegehaltes des Heißgasstromes bei gleichzeitiger Verringerung der Geschwindigkeit des Kompressors (16).

13. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennze lehnet, daß wahlweise betätigte Vorrichtungen (60,62,64,66,68) enthalten sind zur Ableitung eines Teiles des Heißgasstromes in den Kompressorkanal (22) an einem Punkt zwischen dem Auslaßende des Basistriebwerkes (12) und der Flügelradturbine (14).

14. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 13, d a du r c h gekennzeichne t, daß das Basistriebwerk (12) in einer Gondel (18) eingeschlossen ist und der Kompressor (16) einen Schaufelrotor (15) strömungsaufwarts von der Gondel (18) enthält und der.Rotor (15) von einem äußeren Gehäuse (20) umgeben ist, das sich konzentrisch zur Gondel (18) strömungsabwärts von der Flügelradturbine (14) erstreckt und in der Ausstoßdüse (32) für den gemischten Gasstrom endet und daß sie einen durch die Haube (20) und die Gondel (18) gebildeten Kanal (22) aufweist, der ringförmig ist und den komprimierten Luftstrom des Kompressors (16) aufnimmt und daß weiterhin die Mischvorrichtung (30) eine Vielzahl von Keulen (33) enthält, die in den Kompressorkanal (22) hineinragen und Schächte (34, 36) bilden, durch die der Heißgasstrom und der Kompressorstrom hindurchgehen, um sich an den strömungsabwärts gelegenen Enden

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der Keulen (33) zu vermischen, und daß die Vorrichtung zur Erhöhung des Gegendruckes auf der Turbine (14) eine Vorrichtung (48,50,52,54,56,59) zur Verringerung der Auslaßquerschnitte der Schächte (34) für den heißen Gasstrom enthält und daß die Ablaßvorrichtungen (60,62,64,66,68) so gestaltet sind, daß sie den abgeleiteten Teil des Heißgasstromes ströraungsaufwärts von dem Mischer (30) in den Kompressorkanal (22) ausstoßen.

15. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 14, d a d u r c h gekennze lehne t, daß die Ablaßvorrichtung (60,62, 64,66,68) eine Vielzahl von Durchlaßwegen (60) enthält, die sich von dem Heißgasstrom in den Kompressorkanal (22) erstrecken, wobei die Öffnungen der Durchlaßwege (60) der Ablaßvorrichtung in den Kompressorkanal (22) jeweils auf die Kompressorstromschächte (36) des Mischers (30) gerichtet sind.

16. Gasturbinentriebwerk mit einem Basistriebwerk zur Erzeugung eines Heißgasstromes, einer Gondel, in ßer das Basistriebwerk eingeschlossen ist, einem strömungsaufwärts von dem Basistriebwerk und der Gondel gelegenen Kompressor mit einem mit Schaufeln versehenen Rotor, und einer Flügelradturbine strömungsabwärts von dem Basistriebwerk, das durch den Heißgasstrom angetrieben wird und mit dem Kompressorrotor verbunden ist und ihn antreibt, dadurch gekennze ic hn e t, daß es ein äußeres Gehäuse (20) aufweist, das den Kompressorrotor (15) umschließt und sich konzentrisch zur Gondel (18) strömungsabwärts von der Flügelradturbine (14) erstreckt und in einer Ausstoßdüse (32) endet und einen durch das äußere Gehäuse (20) und die Gondel (18) gebildeten Ringkanal (22) aufweist, der einen komprimierten Luftstrom vom Kompressor (1$) aufnimmt, und daß es eisen Mischer (30) besitzt, der aus einer Vielzahl von Keulen (33) besteht, welche in den Kompressorkanal (22) hineinragen und Sciiächte (34,36) bilden, durch die der Heißgasstrom und der Kompressorstrom hindurchgehen, um sich an den strösmngsabwärts gelegenen Enden der Keulen (33) zu vermischen und einen gemischten Gasstrom

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zum Ausstoß aus der Düse (32) zu liefern, und daß der Kanal (22) eine im wesentlichen konstante ringförmige Querschnittsfläche von seinem Anfang bis zu einem Punkt in der Nähe des Mischers (30) besitzt, wodurch der Kompressorstrom durch den Kanal (22) auf einer relativ hohen Geschwindigkeit gehalten wird, und daß es einen Diffusorabschnitt (47) besitzt, der durch eine Erhöhung der ringförmigen Querschnittsfläche unmittelbar strömungsaufwärts von dem Mischer (30) gebildet wird, wodurch die Geschwindigkeit des Kompressorstromes mit ihrem Eintritt in den Mischer (30) verringert wird.

17. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 16, dadurch gekennze ic h η e t, daß die Schächte (34,36) des Mischers (30) für den Kompressorstrom und den Heißgasstrom an ihren Eintrittsöffnungen eine größere Querschnittsfläche aufweisen als an ihren Austrittsöffnungen, wodurch diese Ströme beim Durchgang durch den Mischer (30) beschleunigt werden.

18. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Querschnittsflächen der Schächte (34,36) für den Kompressorstrom und den Heißgasstrom solche Abmessungen besitzen, daß sie etwa gleiche Machzahlen diesen Strömen vermitteln bei ihrem Ausstoß aus dem Mischer (30), wenn das Triebwerk in einem durch die Konstruktion festgelegten vorgegebenen Betriebszustand arbeitet.

19. Gasturbinentriebwerk mit einem ersten Kanal für einen Gasstrom in einer vorgegebenen Richtung und einen ringförmigen Kanal (22), der den ersten Kanal umgibt, für einen zweiten in einer gegebenen Richtung hindurchgehenden Gasstrom und mit einer Mischvorrichtung (30) strömungsaufwärts von dem Ende der äußeren Wand (2o) des Ringkanales (22) gelegen, welcher eine Vielzahl von Keulen (33) umfaßt, die unter einem Winkel aus dem ersten Kanal in den Ringkanal (22) in Richtung der Gasströmung herausragen und abwechselnd Schächte (34,36) für den Ausstoß der beiden Gasströme in einen gemeinsamen

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Sammelraum bilden,wobei d ie sfi^ch ächte (34,36) gekennzeichnet sind durch eine Verringerung des Querschnittes von ihrem Einlaß zu ihrem Auslaß, wodurch die Gasströme beschleunigt werden.

20. Gasturbinentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Basistriebwerk (12) zur Erzeugung eines Heißgasstromes, eine Gondel (18), in der dieses Basistriebwerk eingeschlossen ist, einen Kompressor (16) mit einem mit Schaufeln versehenen Rotor (15) strömungsaüfwärts von dem Basistriebwerk (12) und der Gondel (18) gelegen, eine durch den Heißgasstrom angetriebene Flügelradturbine (14) strömungsabwärts von dem Basistriebwerk (12) und wobei diese Flügelradturbine (14) mit dem Rotor (15) des Kompressors (16) verbunden ist und ihn antreibt, ein äußeres, den Kompressorrotor (15) umgebendes und sich konzentrisch zur Gondel (18) strömungsabwärts von der Flügelradturbine (14) erstreckendes Gehäuse (20), das in einer Ausstoßdüse (32) endet, und einen Ringkanal (22), der durch das äußere Gehäuse (20) und die Gondel (18) gebildet wird und einen komprimierten Luftstrom.vom Kompressor (16) aufnimmt, einen Mischer (30) mit einer Vielzahl von Keulen (33), die sich in den Kompressorkanal (22) erstrecken und Schächte (34,36) bilden, durch die der Heißgasstrom und der Kompressorstrom hindurchgehen, um sich an den strömungsabwärts gelegenen Enden der Keulen (33) zur Erzeugung eines gemischten Gasstromes zum Ausstoß durch die Düse (32) zu vermischen und in dem äußeren Gehäuse (20) eine Vorrichtung (100) zur Umkehr des Schubs und eine Vorrichtung (102,104) zur Blockierung des Kompressorstromes durch den Kanal (22) strömungsaüfwärts von dem Mischer (30) gelegen und zur Ableitung des Stromes durch die gestaffelte Vorrichtung (100) zur Schubumkehr, wodurch der Schub in umgekehrter Richtung geliefert wird und der Vorwärtsschub des Heißgasstromes automatisch zerstört wird, umfaßt.

21. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennze ichnet, daß die Vorrichtung (102,104) zur Blockierung des Kompressorstromes eine Verkleidung (102) umfaßt, die normalerweise die gestaffelte Vorrichtung (100)

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bedeckt und eine Vorrichtung (104) zum Einschwenken der Verkleidung (102) in die Stellung zur Blockierung des Stromes.

22. Gasturbinentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: ein Basistriebwerk (12) zur Erzeugung eines Heißgasstromes, einen Kompressor (16) mit einem mit Schaufeln versehenen Rotor (15), eine Flügelradturbine (14) strömungsaufwärts von dem Basistriebwerk (12), die durch den Heißgasstrom angetrieben wird und mit dem Jompressorrotor (15) verbunden ist und ihn antreibt, einen Kanal (22), wobei der Rotor (15) einen Luftstrom in diesem Kanal (22) komprimiert und eine Düsenvorrichtung (32), durch die der Kompressorstrom und der Heißgasstrom zur Erzeugung einer Antriebskraft ausgestoßen werden, und eine Vorrichtung (60,62,64,66,68) zur Ableitung eines Teiles des Heißgasstromes in den Kompressorkanal (22) von einem Punkt zwischen dem Auslaßende des Basistriebwerkes (12) und der Flügelradturbine (14), wodurch der Druckabfall über der Flügelradturbine (14) verringert wird, während gleichzeitig die Energie des abgeleiteten Teiles des Heißgasstromes in dem Antriebssystem verbleibt.

23. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennze ichne t, daß es eine Vorrichtung (45,50,52, 54,56,59,62) zur Erhöhung des Gegendruckes auf der Flügelradturbine (14) zur weiteren Verringerung der Kompressorgeschwindigkeit enthält.

24. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennze ichne t, daß es weiterhin eine Vorrichtung zur Erhöhung der Energie des durch das Basistriebwerk erzeugten Heißgasstromes vor seinem Eintritt in die Flügelradturbine (14) enthält.

25. Gasturbinentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

ein Bas ist riebwerk (12) mit bezüglich der Strömung in Reihe angeordnetem Kompressor (24,) Brennkammer (26) und Turbine (28)

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wobei die Turbine (28) und der Kompressor (24) miteinander verbundene Rotoren zur Bildung eines Rotors des Basistriebwerkes (12) aufweisen, Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoff zu dem Brenner (26), wodurch das Basistriebwerk (12) einen Heißgasstrom erzeugt, einen Kompressor (16) mit einem durch das Triebwerk (12) angetriebenen Rotor (15), der einen Kornpressorluftstrom komprimiert, eine Düsenvorrichtung (32), durch die der Kompressorstrom und der Heißgasstrom zur Erzeugung einer Antriebskraft ausgestoßen werden, eine Vorrichtung (48,5o,52,54,56,59,62) zur Verminderung der Drehgeschwindigkeit des Kompressorrotors und zur Erhöhung der Energie des Heißgasstromes, wodurch das von dem Kompressor erzeugte Geräusch verringert wird und die Verringerung der durch den Kompressorstrom erzeugten Schubkraft durch eine Erhöhung der aus dem Heißgasstrom gewonnenen Schubkraft kompensiert wird.

26. Turbinenluftstrahltriebwerk nach Anspruch 25, dadurch gekennze lehne t, daß es eine Vorrichtung zur Erhöhung der Brennstoffzufuhr zum Brenner zur JSrhöhung der Energie des Heißgasstromes aufweist, wenn die Drehgeschwindigkeit des Kompressorrotors verringert wird.

27. Turbinentriebwerk nach Anspruch 25, dadurch gekennze lehnet, daß es einen vom Piloten betätigten Drosselhebel (70) aufweist und die Vorrichtung (71) zur Brennstoffzufuhr zum Brenner auf die gewählte Stellung des Drosselhebels (7O)^s8nspricht, daß sie eine vorgegebene Drehgeschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes (12) aufrechterhält und daß die Vorrichtung zur Erhöhung der Energie des Heißgasstromes eine Vorrichtung (74,71,77,74*) zur automatischen Steigerung der Drehgeschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes enthält, wenn die Drehgeschwindigkeit des Kompressorrotors (15) verringert wird, wodurch eine Steigerung der Energie des Heißgasstromes erzeugt wird.

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28. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung (74', 76, 78) zur Verhinderung einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit des kompressorrotors (15) enthält, wenn der Drosselhebel (70) sieh in einer Stellung befindet, die eine Drehgeschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes (12) fordert, welche oberhalb eines gegebenen Wertes liegt.

29. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 28, dadurch gekennze lehnet, daß die Vorrichtung (74',76,78) zur Verhinderung der Verringerung der Drehgeschwindigkeit und der Drosselhebel (70) so beschaffen sind, daß bei der Bwegung des Drosselhebels über eine vorgegebene Stellung hinaus die Vorrichtung zur Verhinderung der Verringerung der Drehgeschwindigkeit automatisch ausgelöst wird.

30. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 27, dadurch g e k e η η ζ e lehnet, daß es noch umfaßt: eine von dem Heißgasstrom des Ba^sIstriebwerkes (12) angetriebene Flügelradturbine (14) zum Antrieb des Kompressors (16), eine Vorrichtung (30) mit einer Vielzahl von Mischer-Durchlaßwegen (34,36) strömungsabwärts von der Flügelradturbine /$14) zur Mischung des Heißgasstromes und des Kompressorstromes, und daß die Düsenvorrichtung (32) eine gemeinsame Düse (32) enthält, durch die der gemischte Gasstrom ausgestoßen wird und die Vorrichtung(48,50,52,54,56,59) zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Kompressors (16) eine Vorrichtung zur Verringerung der Auslaßquerschnittsfläche der Mischer-Durchlaßwege (34) für den Heißgasstrom enthält, wodurch der Gegendruck auf die Flügelradturbine (14) erhöht wird und die Drehgeschwindigkeit des Rotors (15) verringert wird.

31. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 30, d a d u r c h

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß es eine Vorrichtung (60,62, 64,66,68) zur Ableitung eines Teiles des Heißgasstromes in den Kompressorkanal (22) von einem Punkt zwischen dem Auslaßende des Basistriebwerkes (12) und der Flügel rad turbine (14)

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enthält und eine Vorrichtung (74,74·) zur automatischen Betätigung dieser Ableitungsvorrichtung bei der Auslösung der Vorrichtung (48,50,52,54,56,59) zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Kompressors (16).

32. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 31, dadurch gekennze lehnet, daß die Vorrichtung (48,50,52, 54,56,59) zur Verringerung der Auslaßquerschnittsflächen der Mischer-Durchlaßwege für den Heißgasstrom diese Flächen bei Betätigung der Vorrichtung zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Kompressors (16) um einen vorgegebenen Betrag verringert und die Ableitvorrichtung (60,62,64,66,68) so beschaffen ist, daß sie bei ihrer Betätigung einen vorgegebenen Anteil des Heißgasstromes ableitet.

33. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 31, dadurch gekennze lehnet, daß die Ableitungsvorrichtung (60,62,64,66,68) so beschaffen ist, daß sie dann betätigt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Basistriebwerkes (12) um einen vorgegebenen Wert erhöht worden ist, wenn die Drehgeschwindigkeit des Kompressorrotors (15) verringert worden ist.

34. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 27, dadurch gekennze ichnet, daß die einzelnei Vorrichtungen so gestaltet sind, daß die Vorrichtungen zur Verringerung der Kompressorgeschwindigkeit und zur Erhöhung der Energie des Heißgasstromes automatisch betätigt werden, wenn der Drosselhebel (70) in eine Stellung gebracht wird, die eine gegebene verringerte Drehgeschwindigkeit des Basistriebwerkes (12) erfordert, und die Energie und die Kompressorgeschwindigkeit bei Bewegung des Drosselhebels in Stellungen, die weiteren Drehgeschwindigkeiten des Rotors des Basistriebwerkes (12) erfordern, progressiv vergrößern bzw. verringern.

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35. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 34, dadurch
gekennzeiGhne t, daß es eine Vorrichtung (60,62, 64,66,68) zur Ableitung eines Teiles des Heißgasstromes in
den Kompressorkanal (22) von einem Punkt zwischen dem Auslaßende des Basistriebwerkes (12) und der Flügelradturbine (14) enthält und eine Vorrichtung (74,74·,76,78) zur automatischen Betätigung dieser Ableitvorrichtung bei einer Bewegung des
Drosselhebels in eine Stellung, die eine geringere Geschwindigkeit des Rotors des Basistriebwerkes erfordert als die Stellung, welche die Vorrichtung zur Verringerung des Geräusches und zur Erhöhung der Energie ausgelöst hat.

36. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 34, dadurch
gekennzeichne t, daß es eine wahlweise betätigte Vorrichtung (72,79) enthält zur Außerbetriebsetzung der Vorrichtung (48,50,52,54,56,59) zur Verringerung der Kompressorgesehwindigkeit und der Vorrichtung (60,62,64,66,68) zur Erhöhung der Energie des Heißgasstromes.

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