DE2003804A1 - Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 20038 OA DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 2ö. Januar 19YO

UNSER ZEICHEN: 12 456 -

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England. Gas turbinens trahltri ebwerk

Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenstrahltriebwerk. Sie geht aus von einem Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem geraden ^ ringförmigen Strahlrohr, das koaxial zur Triebwerksachse ange- ™ ordnet ist. Gemäß der Erfindung 1st die Ausbildung derart getroffen, daß der Turbinengasauslaß so gestaltet ist, daß die von dort in das Strahlrohr austretenden Gase in einem ersten spitzen Winkel gegenüber der Triebwerksachse verlaufen, gemessen in einer Ebene, die tangential zur Turbinenscheibe liegt, und daß der Gasauslaß des Strahlrohres so gestaltet ist, daß er das Gas ständig in einem zweiten spitzen Winkel gegenüber der Achse austreten läßt, wobei dieser Winkel im wesentlichen gleich dem ersten Winkel ist und bewirkt, daß das Gas einen resultierenden Schub liefert, der im wesentlichen senkrecht zu der Ebene verläuft, die den Strahlrohrauslaß enthält.

Vorzugsweise wird der Winkel des Gasauslasses aus der Turbine dadurch erhalten, daß die Turbinenschaufeln in einer Position angeordnet werden, die,kombiniert mit der Geschwindigkeit der Gasströmung durch die Turbine und die Drehung der Turbine, die Abgase aus der Turbine in das Strahlrohr unter jenem Winkel ausströmen läßt.

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Vorzugsweise wird der Gasauslaßwinkel des Strahlrohrs dadurch erlangt, daß der Strahlrohrauslaß in einer Ebene gestaltet wird, die in einem spitzen Winkel gegenüber der Triebwerksachse liegt.

Vorzugsweise sind Triebwerk und Strahlrohr relativ zueinander drehbar.

Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, sind Triebwerk und Strahlrohr innerhalb der Flugzeugzelle gelagert.

Vorzugsweise sind Triebwerk und Strahlrohr mit gemeinsamer Achse in einem spitzen Winkel gegenüber der Achse des Plugzeuges angestellt.

Nachstehend wird ein AusfUhrungsoeisoiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Triebwerks mit Strahlrohr, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß Pig.l, Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Triebwerks und eines

Strahlrohres in der Ausbildung nach Pig.l, Fig. 4 das in Fig.3 dargestellte Triebwerk in einer anderen Betriebsstellung.

Das Gasturbinenstrahltriebwerk 10 gemäß Fig.l weist einen Kompressor, eine Verbrennungseinrichtung, eine Expansionsturbine 12 in Strömungsrichtung hintereinander auf.

Ein Strahlrohr 14 ist drehbar am stromunterseitigen Ende des Triebwerks 10 vorgesehen, d.h. stromunterseitig bezüglich der hindurchströmenden Gase.

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Die Drehung des Strahlrohres 14 wird durch eine Lageranordnung möglich, in der das äußere Triebwerksgehäuse 16 den inneren Laufring bildet und das stromoberseitige Ende des Strahlrohres den äußeren Laufring bildet,wie bei 1& angedeutet. Die Drehung kann durch herkömmliche Mittel bewerkstelligt werden.

Die Expansionsturbine 12 weist mehrere Turbinenschaufeln 20 im gleichen Winkelabstand am Umfang der Turbinenscheibe 22 auf. Die Oase von der Verbrennungseinrichtung expandieren durch die Schaufeln 20 und durch Reaktion üben sie ein Drehmoment auf die Scheibe 22 in bekannter Weise auf. Die Schaufeln der erfindungsgemäßen Anordnung sind jedoch in einem bestimmten Winkel 0 gegenüber der Triebwerksachse angestellt, wie dies auf Fig.2 ersichtlich ist. Dadurch wird die Gasströmung abgelenkt und es wird ihr eine Wirbelbewegung aufgeprägt, die zur Folge hat, daß das Gas in den Ringraum 24 des Strahlrohres 14 auf einem schraubenlinienförmigen Pfad eintritt. Die Tatsache, daß das Strahlrohr 14 kreisringförmig ist und nicht nur von einem Hohlzylinder gebildet wird, ist wichtig insofern,als die Begrenzungswände des kreisringförmigen Kanals 24 das Gas in dem Schraubenlinienpfad führen, bis der Strahlrohrauslaj 2b erreicht ist.

Die Fig.1,2 und 4 lassen erkennen, dac der Auslaß 26 dadurch gebil det wird, daß das Strahlrohr 14 in einem spitzen Winkel gegenüber der Triebwerksachse geschnitten ist, wobei der Winkel Θ* bei dem Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich dem Winkel θ ist. Wie die Pfeile 25 in Fig.l zeigen, wirbelt das aus der Turbine 12 austretende Gas in einem Winkel θ durch die Ringkammer 24 und verläßt den Auslaß 25 im wesentlichen normal zu der den Auslas 26 enthaltenden Ebene. Um zu gewährleisten, dai das Gas noch seine maximale oder fast maximale Wirbelung besitzt, wenn es aus den Auslaß 26 austritt, liegt der Auslaß so dicht als möglich an der Turbine. Diese Anordnung ergibt den Vorteil eines sehr kurzen leichten Strahlrohres.

BAO ORIGINAL

Der Hauptvorteil der hierdurch erlangt wird, besteht darin, daß beim Austritt des Oases aus dem Strahlrohr 14 eine Richtungsänderung der Oasströmung gegenüber der Strömungsrichtung im Triebwerk erreicht wird, ohne der Oasströmung ein physikalisches Hindernis, wie z.B. einer Ablenkwand oder eine Biegung bei Knierohren, entgegenzusetzen. So werden Schubverluste, die unvermeidbar sind, wenn eine physikalische Ablenkung benutzt wird, beträchtlich vermindert. Eine Triebwerksanordnung gemäß der Erfindung ist daher besonders geeignet fUr ein Plugzeug, das eine Kurzstartcharakteristik haben soll oder senkrecht starten soll. Das Triebwerk und das Strahlrohr können, wie aus Fig.3 und 4 ersichtlich, im Flugzeug eingebaut werden, wobei die gemeinsame Achse 30 in einem Winkel θ gegenüber der Rollachse des Flugzeugs angestellt 1st, wobei dieser Winkel gleich den Winkel θ ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel O 45°. Die Zeichnung zeigt, daß das Oas die Turbine 12 unter einem Winkel von 45° gegenüber der Triebwerksachse und in einem Winkel von 45° gegenüber einer Linie verläßt, die tangential an die Turbine gelegt ist. Das Gas wirbelt dann durch den Ringraum 24 des Strahlrohres 14 und tritt dann etwa normal zu der Ebene aus, die vom Auslaß 26 gebildet wird, Jedoch in einem Winkel von 45° gegenüber der Triebwerksachse 30.

Wenn das Triebwerk 10 in einem Winkel von ö (dieser entspricht wieder dem Winkel O) gegenüber der Längsachse 32 des Flugzeugs gelagert wird, würde das Oas normal zur Achse 32 ausströmen und einen nach unten gerichteten Schub ergeben.

In Fig.4 ist das Triebwerk 10 wiederum mit seiner Achse 30 in einem Winkel von 45° gegenüber der Achse 32 angestellt, jedoch ist das Strahlrohr 14 um einen Winkel von 16O° um die Achse 30 verschwenkt und hierdurch wird bewirkt, daß die Gasströmung,

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die erst parallel zur Achse 30 gerichtet ist, nach hinten verläuft und einen Vorwärtsschub auf das Plugzeug ausübt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß eine Schubrichtungsänderung bewirkt werden kann, mit einem absoluten Minimum beweglicher Teile, wodurch sich ein starrer Aufbau ergibt, ohne daß physikalische Gasablenkmittel vorgesehen werden, was eine wesentliche Verminderung der Schubverluste zur Folge hat. Ein Triebwerk und ein Strahlrohr dieser Ausführungsform sind besonders geeignet zum Einbau im hinteren Teil des Plugzeugrumpfes und in dieser Lage kann das Strahlrohr gedreht werden, um eine Steuerung um Hoch- und Querachse des Plugzeuges zu bewirken.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   (1.^Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem geraden kreisringför-—migen Strahlrohr, das koaxial zum Triebwerk gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinengasauslaß so ausgebildet ist, daß die von der Turbine in das Strahlrohr (14) eintretenden Gase in einem ersten spitzen Winkel gegenüber der Triebwerksachse ausströmen, gemessen in einer Ebene, die tangential zur Turbinenscheibe (22) verläuft, und daß der Strahlrohrgasauslaß (26) so gestaltet ist, daß das Gas ständig in einem zweiten spitzen Winkel gegenüber der Achse austritt, der etwa gleich dem ersten spitzen Winkel ist, wodurch bewirkt wird, daß das Gas einen resultierenden Schub liefert, der im wesentlichen normal zu der Ebene verläuft, die den Strahlrohrauslaß (26) umfaßt.

   2. Triebwerk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß der erste spitze Winkel etwa 45° beträgt.

   35. Triebwerk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß der zweite spitze Winkel etwa 45 beträgt.

   4. Triebwerk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß Triebwerk und Strahlrohr relativ zueinander drehbar sind.

   5· Triebwerk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein solches Triebwerk in einem Plugzeug eingebaut ist.

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   6. Triebwerk nach Anspruch 5»

   dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Triebwerk in einem spitzen Winkel gegenüber der Rollachse des Flugzeuges eingebaut 1st.

   7. Triebwerk nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel zwischen Triebwerksachse und Flugzeugrollachse etwa 45° beträgt.

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