DE2162974A1

DE2162974A1 - Bodenantriebssystem für ein Flugzeug

Info

Publication number: DE2162974A1
Application number: DE19712162974
Authority: DE
Inventors: Ronald William Hemel Hempstead Hertfordshire Cross (Großbritannien)
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1971-12-18
Publication date: 1972-07-13
Also published as: FR2119038A1; GB1370090A; IT945568B; FR2119038B1; US3764094A

Description

17.Dezember 1971

Reg.-Nr.- 2021/22

ROTAX LIMITED Well Street

Birmingham / GRÖSSBRITANNIEN

Bodenantriebssystem für ein Flugzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bodenantriebssystem für ein Flugzeug.

Beim bekannten Bodenantrieb von Flugzeugen wird verhältnismäßig viel Treibmittel verbraucht. Da ein Flugzeug häufig beträchtliche Strecken auf dem Boden zurücklegen muß, entstehen in entsprechendem Ausmaß giftige Abgase; zusätzlich kommt es zu einer erheblichen Lärmbelästigung der Umgebung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenantriebssystem für ein Flugzeug zu schaffen, bei welchem sowohl der» Treibmittelverbrauch als auch der Lärmpegel erheblich herabgesetzt werden können, wobei auch der Aufwand für die Bewegung von Flugzeugen auf dem Boden verringert werden soll.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Turbine in Antriebsverbindung mit wenigstens einem Rad des Flugzeuges vorgesehen ist, die über einen als Teil einer Maschine des Flugzeuges ausgebildeten oder dadurch angetriebenen Kompressor mit Treibmittel versorgt wird.

In bevorzugter Ausführungsform dieser Erfindung steht die Turbine mit einem Hauptrad oder einem Bugrad des Flugzeuges in Antriebsverbindung. Die Treibmittelversorgung der Turbine erfolgt über einen Kompressor, der von einer Antriebsmaschine des Flugzeuges oder von einer Hilfsmas chine des Flugzeuges angetrieben wird. Wenn eine der Antriebsmaschinen des Flugzeuges eine Gasturbine ist, kann sie als Kompressor ausgebildet sein, der einen Teil der Maschine bildet. Der Kompressor wird über eine Leitung mit der Turbine verbunden, die ein Ventil aufweist, wodurch die Zufuhr des Treibmittels unterbrochen werden kann, wenn sie nicht erforderlich ist.

Zusätzlich ist die Turbine mit einer Verbrennungskammer verbunden, durch die das luftförmige Treibmittel in die Turbine gelangt, während ein Kraftstoffbrenner in der Verbrennungskammer vorgesehen ist, der von der Maschine mit Kraftstoff versorgt wird. Weiterhin ist ein Ventil für die Steuerung der Zufuhr des Kraftstoffes zum Brenner vorgesehen.

Wenn das Flugzeug auf dem Boden bewegt werden soll, wird die Maschine gestartet und die Turbine über den Kompressor mit Luft beaufschlagt, so daß das Rad angetrieben wird, um das Flugzeug zu bewegen. Bei rollendem Flugzeug wird die Verbrennungskammer mit Kraftstoff versorgt, um darin auszubrennen; auf diese Weise kann die Turbine mehr Kraft für die Bewegung des Flugzeuges erzeugen. Die genannte Anordnung ist weiterhin so getroffen, daß Beschädigungen der Rollbahn infolge der heißen, die Turbine verlassenen Gase vermieden werden, wenn das Flugzeug steht oder sich sehr langsam bewegt.

Der Antrieb des Hauptrades eines Flugzeuges ist über die Turbine deshalb zweckmäßig, weil bei den meisten großen Flugzeugen das oder die Bugräder steuerbar sind. Bei

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großen Flugzeugen kann man mehr als ein Turbinenbrennersystem verwenden, um die erforderliche Antriebskraft zu schaffen.

Das vorgeschlagene Antriebssystem hat den besonderen Vorteil, daß ein Flugzeug hiermit Bewegungen auf dem Boden ausführen kann, während nur eine seiner Antriebsmaschinen oder eine Hilfsversorgungseinheit mit geringer Kraft betrieben werden muß. Dadurch läßt sich der Kraftstoffverbrauch für das Fahren des Flugzeuges in erheblichem Maße verringern.

Die Turbine kann gegebenenfalls innerhalb des Flugzeuges untergebracht werden und deren Verbindung mit dem Rad über eine Biegsame Welle erfolgen. Zwischen der Anbringung der Turbine und dem angetriebenen Rad wird vorteilhaft ein Reduziergetriebe verwendet.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bodenantriebssystems sei unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:

Figur 1 eine seitliche Ansicht eines Flugzeugrades mit dem Federbein und einen Teil des Systems,

Figur 2 eine Vorderansicht eines Teils der Anordung der Figur 1 in vergrößertem Maßstab und

Figur 3 eine seitliche Darstellung des anderen Teils der zur Figur 1 gehörenden Anordnung.

Figuren 1 und 2 zeigen ein Flugzeugrad 10 undveine ölhydraulische Radaufhängung 11. Bei dem Rad kann es sich umd das Bugrad des Flugzeuges oder um eines der Haupttragräder des Flugzeuges handeln. Die Radaufhängung besteht aus einem Teil 12 , welches.: mit dem Flugzeugrahmen

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In Verbindung steht, und einem Teil 13, an dem die Radachse befestigt ist. Am Teil 13 befindet sich ein Kegel- ' radgetriebe lh mit einer Ausgangswelle, die ein Kegelrad 15 trägt, welches mit einem Kegelzahnradring 16 kämmt, das seinerseits an der Felge des Rade befestigt ist. Das Getriebe hat eine Eingangswelle 17, die über eine Keilwellenverbindung mit einer Antriebshülse 18 in Verbindung steht, welche ihrerseits über eine Keilwellenverbindung von der Antriebswelle 19 angetrieben wird, die von einer Antriebseinheit 20 am Teil 12 der Aufhängung 11 ausgeht.

Die Antriebseinheit 20 ist in Figur 3 größer dargestellt; sie besteht aus einem Luftsteuerventil 21, einer Turbinen- |) einheit 2 2 mit Verbrennungskammer und einem Reduziergetriebe

23. ■ .

Das Luftsteuerventil 21 ist als solches bekannt und ermöglicht die Ein- und Ausschaltung der Luftversorgung und der Druckregulierung der Luft im Anschluß an das Ventil. Der Eingang des Ventils steht mit dem Ausgang eines Kompressors 24- in Verbindung, der Bestandteil einer der Hauptgasturbinen des Flugzeuges ist. Wahlweise kann der Kompressor auch Teil einer Hilfskraftversorgung des Flugzeuges sein.

^ Die Turbineneinheit 2 2 mit Verbrennungskammer besteht aus / einem äusseren Gehäuse 25, in dem sich-eine ringförmige Verbrennungskammer 2 6 befindet. Das Gehäuse besitzt eine erste innere ringförmige Wandung 2 7 und eine zweite Innere ringförmige Wandung,, die gemeinschaftlich einen ringförmigen Durchtritt für die Strömung eines gasförmigen Fluides schaffen, welches die Verbrennungskammer verläßt. Der vorerwähnte ringförmige Durchtritt schließt mit seinem einen Ende an den Ausgang der Verbrennungskammer 2G- an, während sein anderes Ende so ausgebildet ist, daß das Fluid auf die Schaufeln eines^Axialstromturbinenrotors 2 9 feriVhI et

wird.

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Das Gehäuse 25 besitzt einen Eingang für den Anschluß des LuftSteuerventils 21, wobei Luft in die Verbrennungskammer über mehrere darin vorgesehene Öffnungen strömen kann. Für das die Turbine verlassende Fluid ist ein Auslaß 30 vorgesehen.

Die Verbrennungskammer besitzt einen elektrischen Zünder 31, der von einer Versorgungseinheit 32 gespeist wird, sowie mehrere Kraftstoffdüsen 33, die der Einleitung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer dienen.

Das Reduziergetriebe 23 besteht aus einer Eingangswelle 34, auf der sich ein Antriebsrad befindet, welches einen Teil einer ersten reduzierenden Umlaufgetriebestufe 3 5 des Getriebes bildet. Die Planetenräder der ersten Stufe sind in mit dem Getriebegehäuse verbundenen Lagern angeordnet, während deren Ring mit dem Eingangssonnenrad einer zweiten reduzierenden Umlaufgetriebestufe 36 verbunden ist. Diese Stufe besitzt ein Paar Umlaufgetriebeeinheiten, die nachstehend als Einheiten A und B bezeichnet sind. Die Einheit A, deren Sonnenrad mit dem Ring der ersten Stufe 35 verbunden ist, ist mit einem verdrehbaren Planetenradträger verbunden, der an den Planetenradträger der Einheit 13 angeschlossen ist. Der Ring der Einheit A steht mit "dMm Sonnenrad der Einheit B in Verbindung. Weiterhin kann der Ring der Einheit A mittels einer Handbremse blockiert werden und nach Lösung der Handbremse umlaufen. Eine ähnlicheBremse ist für den Ring der Einheit B vorgesehen. Die Planetenradträger der Einheiten A und B sind mit der Antriebswelle 19 über eine Kupplung 37 zu verbinden, die gegebenenfalls ausgerückt werden kann.

Wenn das Rad während des Betriebes angetrieben werden soll, wird das Ventil 21 geöffnet, damit Luft in die Verbrennungskammer gelangen kann. Die die Verbrennungskammer verlassene Luft treibt die Turbine und tritt durch den Auslaß 30 aus.

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Der Ring der Einheit B kann entweder frei umlaufen, oder in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung gesperrt sein,— während der Ring der Einheit A frei umlaufen oder in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsreduzierverhältnis der kombinierten Einheiten A und B gesperrt sein kann. Die erste Stufe 35 des Getriebes führt zu einer Geschwindigkeit sverringerung, wobei eine Zunahme der Verringerung je nach Freigabe oder Blockierung des Ringes der Einheit A durch seine Bremse erzielt wird. Die Antriebswelle 19 wird über die Kupplung 37 von den angeschlossenen Planetenradträgern der Einheiten A und B angetrieben; die geeignete Geschwindigkeitsverringerung und -richtung wird durch Betätigung der Bremsen auf die entsprechenden Ringe ermöglicht, wobei immer nur ein.Ring blockiert werden kann.

Für den Fall, daß mehr Kraft benötigt wird, kann die Verbrennungskammer über die Düse 33 mit Kraftstoff versorgt werden, der mittels des Zünders 31 gezündet wird. Dies führt zu einer Erhöhung des der Turbine zugeführten Treibmittels.

Wenn sich das Flugzeug in der Abhebestellung befindet, kann die Kupplung 37 durch manuelle Betätigung ausgerückt werden. Gegebenenfalls läßt sich aber eine Steuerung vorsehen, um die Kupplung automatisch auszurücken, wenn die sichere Höchstgeschwindigkeit des Turbinenrotors erreicht ist. Darüber hinaus kann man eine Überwachungseinrichtung in Verbindung mit dem Kraftstoffversorgungssystem und dem Ventil 21 vorsehen, um die Umlaufgeschwindigkeit des Turbinenrotors 29 zu regulieren.

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Claims

Patentansprüche:

f 1. JBodenantriebssystem für Flugzeuge, dadurch gekenn- \^_^J zeichnet₃ daß eine Turbine (20) in Antriebsverbindung mit wenigstens einem Rad (10) des Flugzeuges vorgesehen ist, die über einen als Teil einer. Maschine des Flugzeuges ausgebildeten oder dadurch angetriebenen Kompressor (.2M-) mit Treibmittel versorgt wird.
2. Bodenantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet j daß die Turbine (20) über ein Reduziergetriebe (23) mit dem Rad (10) verbunden ist.
3. Bodenantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet₃ daß die Ausgangswelle (19) des Getriebes (23) im Antriebseingriff mit der entsprechend gestalteten Radfelge steht.
4. Bodenantriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet ₃ daß die Radfelge mit einem Kegelzahnradring (16) in Verbindung steht und daß hiermit ein Kegelzahnrad (15) im Eingriff steht, das über die Ausgangswelle (19) des Getriebes (23) angetrieben ist.
5. Bodenantriebs system nach Anspruch 4, dadur-eh gekenn zeichnet ₃ daß die Turbine (20) und das Getriebe'(23) an einem Teil der mit dem Flugzeug in Verbindung stehenden Rad aufhängung (11) angeordnet ist, während das Kegelzahnrad an derem mit dem Rad (10) verbundenen Teil angebracht ist, wobei das Kegelzahnrad (15) und die Ausgangswelle (19) des.Getriebes (23) eine Kupplung besitzen, die den Antrieb der Ausgangswelle (19) des■ Getriebes (23) auf das Kegelrad (15) überträgt und eine Relativbewegung der Teile der Radaufhängung (11) zuläßt.

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6. Bodenantriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet ₃ daß sie mit einem Kegelradgetriebe versehen ist, dessen Kegelräder an einer Eingangswelle bzw. einer Ausgangswelle angeordnet ist und dessen Gehäuse am mit dem Rad verbundenen Teil (13) der Radaufhängung (11) angebracht ist, wobei die Eingangswelle des Kegelradgetriebes in Keilwellenverbindung mit einer Hülse (18) steht, die ihrerseits in Keilwellenverbindung mit der Ausgangswelle (19) des Getriebes (23) steht.
7. Bodenantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet j daß eine Verbrennungskammer (26) für die Verbrennung von Kraftstoff vorgesehen ist, um die Temperatur des gasförmigen Fluides für die Beaufschlagung der Turbine (20) zu steigern.
8. Bodenantriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet j daß eine Kraftstoffdüse (33) für die Kraftstoff zufuhr, in die Verbrennungskammer sowie ein Zünder (31) für die Zündung des Kraftstoffes vorgesehen sind.
9. Bodenantriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet j daß ein Ventil für die Steuerung der vom Kompressor (24) bereit gestellten Luft vorgesehen ist.
10. Bodenantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet j daß das Getriebe (2 3) eine erste reduzierende Umlaufgetriebestufe besitzt, die von der Turbine angetrieben ist, sowie eine zweite reduzierende Umlaufgetriebestufe aufweist, die von der ersten Stufe angetrieben ist, und daß eine ausrückbare Kupplung zwischen der zweiten Stufe und der Ausgangswelle (19) des Getriebes (23) besifiit.

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11. Bodenantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet j daß die zweite Stufe aus einem Paar miteinander in Verbindung stehender Umlaufeinheiten

(A) und (B) besteht und daß Mittel für die Herstellung von zwei Verhältnissen der Geschwindigkeitsverringerung, vorgesehen sind.
12. Bodenantriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet ₉ daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, um nach Einstellung eines der Geschwindigkeitsverhältnisse die Drehrichtung der Ausgangswelle zu ändern.
13. Bodenantriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet* daß jeweils Handbremsen auf die Ringe der Umlaufgetriebe zur Einwirkung zu bringen sind.

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