DE2037049A1 - Mehr Wellen Turbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Mehr Wellen Turbinenstrahltriebwerk

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DE2037049A1
DE2037049A1 DE19702037049 DE2037049A DE2037049A1 DE 2037049 A1 DE2037049 A1 DE 2037049A1 DE 19702037049 DE19702037049 DE 19702037049 DE 2037049 A DE2037049 A DE 2037049A DE 2037049 A1 DE2037049 A1 DE 2037049A1
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Heinrich 8031 Puchheim Leibach
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MTU Aero Engines GmbH
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MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • F02K1/002—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector
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Description

MOTOREN - UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH
sr/schm
München, den VJ. Juli 197o
Mehr - Wellen - Turbinenstrahltriebwerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehr-Wellen-Turbinenstrahl tri ebwerk für Flugzeuge mit V/STOL Eigenschaften, welches ein Frontgebläse, einen von dem Gebläseluftstrom des Frontgebläses beaufschlagten Mantelstromkanal und mit diesem in Verbindung stehende Strahl ablenkvorrichtungen aufweist.
Neuzeitliche Mehr-Wellen-Turbinenstrahltriebwerke weisen ein hohes Nebenstromverhältnis auf. Die Werte dieses Nebenstromverhältnisses liegen bei 5*1 und darüber, und es wird etwa 8o% des verfügbaren Schubes vom Gebläse des Turbinenstrahltriebwerkes erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehr-Wellen-Turbinenstrahltriebwerk so auszubilden, daß der von dem Frontgebläse geförderte, großvolumige Luftstrom - ohne dabei nennenswerte Strömungsverluste zu erfahren - z.B. aus einer horizontal nach hinten gerichteten Abströmrichtung { Marschflug ) in eine nach hinten unten geneigte Abström richtung ( strahl-gestützter Flug ) oder in eine senkrechte Abströmrichtung ( Senkrechtflug ) gelangen kann.
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Die beispielhaften genannten, verschiedenen Abströmrichtungen des Gebläseluftstromes schließen selbstverständlich die Maßnahme ein, einwandfreie Transitionen mit einem Plug zeug durchführen zu können, d.h. einen einwandfreien Übergang des Plugzeuges z.B. vom Senkrechtflug in den Horizontalflug zu gewährleisten.
Weiter sollen die anzuwendenden Mittel zur Erzielung der verschiedenen, beschriebenen Abströmrichtungen bzw. zur Strahlrichtungsänderung des Gebläseluftstromes mit relativ geringen Verstellkräften betätigbar sein und ferner eine Drosselung des Gebläseluftstromes weitestgehend ausschalten.
Zur Lösung der Gesamtheit der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung bei einem eingangs genannten Mehr-Wellen-Triebwerk vor, daß der Mantelstromkanal sich in Form zweier, im wesentlichen in Richtung der Gebläseluftströmung direkt an diesen anschließender und seitlich des Gehäuses des Kerntriebwerkes eng anschmiegender Zuströmkanäle fortsetzt, im Bereich deren - bezogen auf die Längsmittelebene des Flugzeuges - schräg nach hinten und unten geneigter Austrittsöffnungen jeweils eine Strahlablenkvorrichtung angeordnet ist, von denen jede aus in der geneigten Ebene einer Austrittsöffnung gestaffelt übereinander angeordneten und um Quer achsen verschwenkbaren Ablenkschaufeln besteht, wobei jede dieser Ablenkschaufeln mehrere schwenkbare Schaufelabschnitte aufweist.
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Es ist bekannt, bei einem Zweistrom-Turbinenstrahltriebwerk für senkrecht startende oder landende Flugzeuge einen Teil des vom Niederdruckverdichter ,geförderten Luftstromes seitlich am Triebwerk schwenkbar angeordneten, knierohr förmig ausgebildeten Schwenkdüsen zuzuführen ( britische Patentschrift 912 925 ).
Bei diesem bekannten Zweistrom-Turbinen-Strahltriebwerk ist jedoch ein relativ geringes Nebenstromverhältnis zugrundezulegen, und der weitaus größte Anteil des verfügbaren Schubes wird nicht ausschließlich vom Zweitluftstrom bereitgestellt.
Die bei diesem bekannten Triebwerk vorgesehenen, knierohrförmigen Schwenkdüsen haben zum einen den Nachteil, daß der Sekundärluftstrom - bezogen auf eine solche Schwenkdüse jeweils zweimal um ca, 9o° abgelenkt werden muß, bevor er aus einer solchen Schwenkdüse abströmen kann. Aufgrund der Anordnung und des Aufbaues dieser Schwenkdüsen-stellen sich somit nicht unerhebliche Strömungs- und damit Schubverluste ein. Solehe Schwenkdüsen eignen sich also infolge ihrer Anordnung am Triebwerk und infolge ihrer Formgebung und der damit verbundenen Strömungs- und Schubverluste nicht für die Abführung besonders großvolumiger Gebläseluftströme, wie sie bei neuzeitlichen Mehr-Wellen-Turbinenstrahltrieb-'werken mit einem hohen Nebenstromverhältnis anzutreffen sind. Würde man weiterhin diesen Triebwerken knierohrförmige Schwenkdüsen zuordnen wollen, dann hätte diese Maßnahme relativ große Schwenkdüsen mit relativ großen Durchströmquerschnitten und damit einen GewichtsZuwachs dieser Schwenkdüsen zur Folge, welcher sich wiederum nachteilig hinsichtlich
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einer leichten Yerstellbarkeit auswirken; Zu üngunsten einer leichten Verstellbarkeit relativ einfachen Konstruktion dieser großen Sg würden sich dabei auch die aus der besßhriebenen· Maßnahme resultierenden, relativ großen Lagerduicehmesser de*1 Schwenkdüsen auswirken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in- den Zeichnungen dargestellt; in den Zeichnungen ist Fig. 1 ein am Tragflügel eines Flugzeuges befestigtes Mehr-Wellen-Turbinenstrahltriebwerk von der Seite gesehen und teilweise aufgeschnitten, dargestellt,
Fig. 2 ein bezogen auf die untere Hälfte eines Mehr-We11en-Turblnenstrahltr1ebwerkes nach Fig.l dieses im Aufbau schematlseh erläuterndes Schnittbild
und
Fig. 3 das an einem abgebrochen dargestellten Flugzeugtragflügel befestigte Triebwerk in der Ansicht von hinten.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, kann das Mehr-Wellen-Turbinenstrahltriebwerk 1 mittels einer Profilstrebe 2 an einer Tragfläche J5 eines Flugzeuges angeordnet sein.
Das MehrrWellen-Turbinenstrahltriebwerk 1 ( Fig.1 und 2 )
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setzt sich der Reihe nach - vorn, links beginnend - aus folgenden wesentlichen Antriebsbaugruppen zusammen: Frontgebläse 4, Mitteldruckverdichter 5, Hochdruckverdichter 6, Brennkammer Y, Hochdruckturbine 8, Mitteldruckturbine 9 und Niederdruckturbine lo.
Die Niederdruckturbine Io treibt über eine gemeinsame Welle 11 ( Fig.2 ) das Frontgebläse 4 an, die Mitteldruckturbine treibt über eine die Welle 11 umschließende Hohlwelle 12 den Mitteldruckverdichter 5 an, und die Hochdruckturbine 8 treibt über einen die Hohlwelle 12 umgebenden weiteren Wellenstrang 13 den Hochdruckverdichter 6 an.
Der wesentliche Anteil des vom Frontgebläse 4 geförderten Luftstromes gelangt in einen Mantelstromkanal 14, welcher das Gehäuse 15 des Kerntriebwerkes 16 ( Fig.l ) mit Abstand umschließt. Der übrige Teil des vom Frontgebläse 4 vorverdichteten Luftstromes wird dem Kerntriebwerk 16 zugeführt.
Zwischen der den Mantelstromkanal 14 begrenzenden äußeren Kanalwand 17 und dem Gehäuse 15 des Kerntriebwerkes 16 können dem Frontgebläse 4 gleichzeitig als Stützstreben wirkende Richtschaufeln 18 nachgeschaltet sein.
Der Mantelstromkanal 14 setzt sich in zwei gleichen, an das Gehäuse 15 des Kerntriebwerkes 16 seitlich anschmiegenden Zuströmkanälen 18,19 (Fig.3) fort , welche somit vom Luftstrom des Frontgebläses 4 beaufschlagbar sind.
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Im Bereich der schräg nach hinten und unten geneigten angeordneten Austrittsöffnungen 2o,21 der Zuströmkanäle 18,19 ( Pig.5) sind jeweils von Ablenkschaufeln S gebildete Strahlablenkvorrichtungen 22,2^ angeordnet.
Wie aus Pig. 1 erkennbar, soll jede dieser Ablenksehäufein S aus mehreren, um Querachsen 24,25 verschwenkbaren Schaufelabschnitten 26,27 zusammengesetzt sein. Ein erster Schaufelabschnitt 28 jeder Ablenkschaufel S kann stets als sogenanntes Anströmprofil fest in einer Richtung, also etwa parallel zur Triebwerklängsachse 29 angeordnet, in der Strömung verbleiben.
Bei mit ausgezogenen Linien dargestelltem, gestrecktem Profil ( Fig.1 ) vermögen die Ablenksehäufein S den» Luftstrom des Frontgebläses 4 in Pfeilrichtung P abströmen zu . lassen, z.B. für den Marschflug des Flugzeuges. In der ·;,"". strich-punktiert dargestellten Endstellung der Ablenk schaufeln S kann der Gebläseluftstrom senkrecht nach unten abgelenkt werden, z.B. für den Senkrechtstart des Flug zeuges ( Pfeil V).
Darüberhinaus sind diverse Zwischenstellungen der Ablenkschaufeln S denkbar, wozu hier beispielsweise an eine Abströmung des Gebläseluftstromes in Richtung des Pfeiles K für den Schrägstart gedacht sei.
17.7.1970 - 7 -
109886/0823
Weseiitliph ist es bei diesen beschriebenen Strahlablenkvorriehtungjen 22,23, daß der Gebläseluftstrom für die versehiedenst wählbaren Abströmrichtungen keine nennenswerte Drosselung erfährt, weil die erläuterte Aufteilung der Äblenkschaufeln S in um Querachsen verschwenkbare Einzel-Segmente 26,27 stets etwa gleichbleibende Durehström querschnitte zwischen zwei jeweils benachbarten Ablenkschaufeln S und damit für die gesamte Strahlablenkvorriehtung 2"2 bzw. 23 gewährleisten.
Die Abgase des Kerntriebwerkes 1.6' können ebenfalls in die beispielhaft zuvor genannten Richtungen P, V oder K abgelenkt werden. Hierzu ist eine aus drei gegeneinander verdrehbaren Rohrabschnitten 29!,3o,31 gebildete Strahlablenkvorricntung vorgesehen, deren letzter drehbarer Rohrabschnitt 31 mit einer Verstellschubdüse 32 zur Veränderung der wirksamen Gasaustrittsfläche ausgerüstet sein kann. Die gegenläufige Rotationsbewegung der Rohrabsehnitte 291^ 3o,31 ist durch auf diese aufskizzierte Pfeile angedeutet.
Sofern eine solche oder ähnliche Strahlablenkvorriehtung für die Abgasablenkung des Kerntriebwerkes l6 vorgesehen werden soll, kann es zweckmäßig sein, eine gemeinsame Betätigung der Strahlablenkvorrichtung' 22,23 und der hier z.B. aus Ronrabschnitten 29*,3o,31 gebildeten Strahlablenkvorriehtung vorzusehen, damit jeweils gleiche Abströmrichtungen, z.B. P, V oder K des vom Prontgebläse geförderten Luftstromes und der vom Kerntriebwerk 16 geförderten Abgase erzielbar sind.
17.7>7o 109886/0823

Claims (1)

sr/schm MOTOREN - TOD TURBINEN-ÜNOT MÜNCHEN GMBH •München, den 17* Juli 197.0 Patentanspruch
1. ) Mehr-Wellen-Turbinenstrahltriebwerk für Flugzeuge mit V/STOL - Eigenschaften, welches ein Frontgebläse, einen von dem Gebläseluftstrom des Frontgebläses beaufschlagten Mantelstromkanal und mit -diesem in Verbindung stehende Strahiablenkvorrichtungen aufweist,, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelstromkanal (14) sich in Form zweier, im wesentlichen in Richtung der Gebläseluftströmung direkt an diesen anschließender und seitlich des Gehäuses (15) des Kerntriebwerkes (16) eng anschmiegender Zuströmkanäle (18,19) fortsetzt, im Bereich deren - bezogen auf die Längsmittelebene des Flugzeuges - schräg nach hinten und unten geneigter Austrittsöffnungen (2o,21) jeweils eine Strahlablenkvorrichtung (22,23) angeordnet ist, von denen jede aus in der geneigten Ebene einer AustrittsÖffnung gestaffelt übereinander angeordneten und um Querachsen (24,25) verschwenkbaren Ablenkschaufeln -(S) besteht, wobei jede dieser Ablenkschaufeln mehrere schwenkbare Schaufelabschnitte (26,27) aufweist.
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