DE2154481A1

DE2154481A1 - Lufteinlaß für Gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE2154481A1
Application number: DE19712154481
Authority: DE
Inventors: Leslie John Aston-on-Trent Derby Brooks (Großbritannien)
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1970-11-03
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1972-05-18
Also published as: FR2112424B1; GB1336724A; FR2112424A1

Description

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, London, England.

Lufteinlaß für Gasturbinenstrahltriebwerke

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lufteinlaß für Gasturbinenstrahltriebwerke.

Die Erfindung geht aus von einem Lufteinlaß für/Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Einschnürung und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Veränderung der KontraktionsVerhältnisse und eine Hilfslufteinlaßeinrichtung vorgesehen sind, die gleichzeitig durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung verstellbar sind.

Vorzugsweise besitzen die Vorrichtungen zur Veränderung der Einschnürung, zur Änderung des Kontraktionsverhältnisses und für den Hilfslufteinlaß entsprechende Gruppen von Klappen, die zusammenwirken.

Vorzugsweise bilden die Klappen, die das Kontraktionsverhältnis ändern, im Ruhezustand die innere Oberfläche der Lippe des Lufteinlasses und sie sind schwenkbar an ihren stromoberseitigen Enden radial beweglich gelagert.

Vorzugsweise bildet jene Gruppe von Klappen, die die Einschnürungsflache ändert,in Ruhestellung eine Fortsetzung der Innenwand des Lufteinlasses und sie ist in Radialrichtung schwenkbar gelagert und überlappen in allen Stellungen mit ihren stromoberseiti-

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gen Enden die stroraunterseitigen Enden der das Kontrakt!onsverhältnis einstellenden Klappen.

Vorzugsweise bilden die Klappen, die den Hilfslufteinlaß bilden, in Ruhestellung in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnete Abschnitte der Lufteinlaßaußenwand und sie sind schwenkbar am stromoberseitigen Ende radial beweglich so gelagert, daß sie Ausnehmungen in der Lufteinlaßwandung abdecken bzw. freigeben können, wobei ein starrer Aufbau zwischen benachbarten Paaren von Hilfslufteinlaßklappen vorgesehen ist.

Vorzugsweise werden die das Kontraktionsverhältnis ändernden Klappen durch den Druck betätigt, der auf diese von den die Einschnürung ändernden Klappen ausgeübt wird.

Vorzugsweise sind die die Einschnürung ändernden Klappen und die Hilfslufteinlaßklappen schwenkbar zum Zwecke einer gleichzeitigen Bewegung verbunden.

Vorzugsweise ist ein Antrieb vorgesehen, um selektiv sämtliche Klappen betätigen zu können. Vorzugsweise besteht der Antrieb aus einer Vielzahl von Spindeltrieben, die mit Winkelhebeln versehen sind, wobei der Spindeltriebmechanismus und die Drehpunkte der Winkelhebel am festen Aufbau angeordnet sind und die beiden |l Enden der Winkelhebel an den Spindelmuttern bzw. den die Einschnürung verändernden Klappen.

Vorzugsweise sind die das Kontraktionsverhältnis ändernden Klappen federbelastet, wenn sie sich in Ruhestellung befinden.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Lufteinlaß ausgebildet zum Anbau an das Kompressorgehäuse oder das Gebläsegehäuse eines Gasturbinenstrahltriebwerke.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben» In der Zeichnung zeigern Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 2 gemäß Fig.l, Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Lufteinlasse des Gasturbinenstrahltriebwerks nach Fig.l,
Fig. 4 eine Teilansicht gemäß Fig.J.

Das in Fig.l dargestellte Gasturbinenstrahltriebwerk 10 weist einen Gasgeneratorkern 12 mit einer Gebläseschaufelstufe 14 auf, die koaxial am stromoberseitigen Ende des Triebwerks angeordnet ist. Das Gebläse und der Gasgenerator werden von einer Verkleidung 16 umschlossen, die stromoberseitig des Gebläses 14 und stromunterseitig des Gasgenerators 12 vorsteht. Im Betrieb wird Gas vom Gasgenerator 12 aus einer Düse 18 ausgestoßen und dieses Gas mischt sich mit Gebläseluft, die vom Gebläse 14 durch einen Kanal 20 gedrückt wird, wonach die Mischung von Gebläseluft und Gas aus einer Schubdüse 22 so ausgestoßen wird, daß ein Vorwärtsschub auf das Fahrzeug bzw. Flugzeug ausgeübt wird, das das Triebwerk 10 trägt.

Das stromoberseitige Ende des Triebwerks 10 weist einen Lufteinlaß 24 auf und aus den Fig. 1 und 3 ist ersichtlich, daß die Einlaßlippe 26 des Lufteinlasses sehr dünn ist, so daß die Frontfläche des Triebwerks reduziert wird und damit auch der Luftwiderstand. Diese dünne Lippe hat jedoch den Nachteil, daß das Kontraktionsverhältnis dieser Lippe sehr klein ist (unter Konoraktionsverhältnis wird der Quotient aus A/B verstanden). Diese Tatsache ist die Ursache dafür, daß Niederdruckzonen oder Taschen bei geringen Flugzeuggeschwindigkeiten erzeugt werden und außerdem Seitenwindbedingungen, wie bei 28 in Fig.l dargestellt. Demgemäß ist eine Vielzahl von Klappen JO vorgesehen, um die innere Oberfläche der Einlaßlippe zu bilden. Die Klappen 30 sind bei 32 schwenkbar angelenkt, so daß sie nach innen nach

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der Einlaßachse hin verschwenkt werden können und damit das Kontrakt!onsverhältnis auf einen Wert vergrößern^ der gleich ist dem Wert A/C, wodurch ein glockenförmiger Einlaß für den Seitenwind gebildet wird, der glatt vorbeiströmt und nicht am extrem stromoberseitigen Rand des Einlasses abreißt.

Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß die Einschnürungsfläche des Einlasses vermindert wird. Der Vorteil besteht darin, daß unter gegebenen Triebwerksbedingungen eine gegebene Verminderung der Einschnürungsfläche des Einlasses bewirkt, daß Einlaßluft mit einer nahe bei der Schallgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit hindurchströmt, wodurch der Austritt von Lärm verhindert wird, der im Triebwerk erzeugt wird. Um die Einschnürungsfläche zu vermindern, besteht die Innenwand des Einlasses aus mehreren Klappen 34, die einander überlappend in Umfangsrichtung des Einlasses angeordnet sind. Die Klappen j54 sind an ihren stromoberseitigen Enden aufgehängt und zwar von den Enden der Winkelhebel J>6, deren andere Enden mit der Spindelmutter eines Spindelantriebs J58 verbunden sind, die ihrerseits durch Luftmotore 40 od.dgl. angetrieben wird. Eine Nockenführung 42 im festen Aufbau führt die Mutter in einem Bogen um die Schwenkachse 44 des Winkelhebels 36. Wenn die Spindel 38 durch den Luftmotor 40 gedreht wird, wirkt die Mutter auf das Ende des Winkelhebels 56 und schwenkt diesen um die Achse 44. Während dies geschieht, drückt der Hebel auf das stromoberseitige Ende der Klappe J4 und bewegt dies nach innen nach der Achse des Lufteinlasses, wodurch die Einschnürungsabmessung von "B" auf "C" vermindert wird. Jede der Klappen j54 bewegt sich auf diese Weise und wegen der überlappenden Klappen J>0 bewirken sie auch eine Schwenkbewegung dieser Klappen, um die Achsen J2, so daß das Kontraktionsverhältnis zugleich mit einer Verminderung der Einschnürung vergrößert wird.

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Die Bewegung der Klappen ^4 nach innen ergibt eine Stufe 46 in der Einlaßwand, die, wenn man sie ignorieren würde, eine Turbulenz in der Einlaßluft bewirken würde, was zu einer schlechten Verteilung der Luft am Gebläse oder an der Stirnseite des Kompressors zur Folge hätte. Um die Wirkung der Stufe 36 in der Luftströmung zu vermeiden, sind weitere Klappen 48 vorgesehen und zwar diesmal an der Außenwand des Einlasses und diese Klappen sind in Umfangsrichtung an der Außenwand im Abstand zueinander angeordnet und am festen Aufbau 50 zwischen den Klappen festgelegt. Die Klappen 48 sind über Lenker 52 mit Klappen 34 und über Lenker 54 mit Winkelhebeln J>6 verbunden. Sie sind weiter über Gelenke 56 mit dem festen Einlaßaufbau verbunden. Bei Bewegung der Klappen 354 nach innen werden die Klappen 48 mit nach innen gezogen, weil sie über die Lenkerverbindungen 52,54 angelenkt sind.

Die Klappen 48 schwenken jedoch um die Achsen der Gelenke 56 und so werden Sekundärlufteinlässe mit einer glatten Richtungsänderung der Umgebungsluft gebildet, wenn diese über die Klappen 48 strömt. Die stromunterseitigen Enden der Klappen ^4 sind so gestaltet, daß sie mit den Klappen 48 in der Weise zusammenwirken, daß ein glattes Strömungsprofil für die Umgebungsluft gebildet wird, die darüber strömt und diese Umgebungsluft tritt schließlich durch den Spalt 46 in den eigentlichen Einlaß ein und füllt den Raum an jenem Teil der Einlaßwand aus und glättet die einströmende Hauptluft.

Der Spalt 46 kann so ausgebildet werden, daß bei einer gegebenen Triebwerksbetriebsbedingung die Hilfslufteinlässe in gedrosseltem Zustand arbeiten und zwar ebenso wie der Hauptlufteinlaß, um den Austritt von Lärm zu verhindern oder zu vermindern.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß drei Möglichkeiten der Steuerung der Einlaßcharakteristiken gleichzeitig durch eine Gruppe einfacher Steuermittel erlangt werden kann, nämlich durch die beschriebenen Spindelantriebe.

Patentansprüche ; 209821/0598

Claims

Patentansprüche j

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l.yLufteinlaß für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit die Einschnürung verändernden Klappen, mit das Kontraktionsverhältnis ändernden Klappen und mit Hilfslufteinlaßklappen, dadurch gekennzeichnet,

daß sämtliche Klappen (30,34,48) so miteinander verbunden sind, daß sie durch einen gemeinsamen Antrieb gleichzeitig betätigt werden und daß der Antrieb aus einem Spindeltrieb , Winkelhebeln (36) und Lenkern (52) besteht.
2. Lufteinlaß nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die das Kontraktionsverhältnis ändernden Klappen (30) und die Hilfslufteinlaßklappen (48) schwenkbar an ihren stromoberseitigen Enden gelagert sind und daß die die Einschnürung verändernden Klappen (3^) radial bezüglich der Längsachse des Gasturbinenlufteinlasses (26) körperlich beweglich sind.
3. Lufteinlaß nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Hilfseinlaßklappen (48) durch Lenker (52) und Lenker (54) über die Winkelhebel (36) mit den die Einschnürung ver-P änderen Klappen (34) verbunden sind.
4. Lufteinlaß nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelhebel an einem Ende am festen Aufbau (50) und am anderen Ende an den stromoberseitigen Enden der die Einschnürung verändernden Klappen (3^) angelenkt sind und daß bei Betätigung der Winkelhebel (36) die die Einschnürung verändernden Klappen radial nach innen bzw. radial nach außen bezüglich der Längsachse das Lufteinlasses (26) bewegt werden.

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5· Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß die die Einschnürung verändernden Klappen (34) die das Kontraktionsverhältnis verändernden Klappen (50) derart überlappen, daß während der Bewegung der die Einschnürung verändernden Klappen (34) radial nach innen die Klappen (36) zur Veränderung des Kontraktionsverhältnisses in eine Stellung verschwenkt werden, in der das Kontraktionsverhältnis (A:B) ansteigt.
6. Lufteinlaß nach Anspruch 5>

dadurch gekennzei chnet, daß die das Kontrakt!onsVerhältnisses ändernden Klappen (30) mit mechanischen Mitteln ausgestattet sind, durch welche beim Zurückziehen der die Einschnürung verändernden Klappen (34) die das Kontrakt!onsverhältnis ändernden Klappen (30) in ihre das Kontrakt!onsverhältnis nicht vergrößernde Stellung zurückbewegt werden.
7. Lufteinlaß nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Mittel aus Federn od.dgl. bestehen.

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