DE2839599A1

DE2839599A1 - Verfahren zum simulieren eines gasturbinentriebwerks und triebwerkssimulator fuer mehrzweckflugzeuge

Info

Publication number: DE2839599A1
Application number: DE19782839599
Authority: DE
Inventors: Bobby Ray Delaney; Harrison West
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1978-09-12
Publication date: 1979-06-13
Also published as: IT7827417A0; JPS5453494A; GB2009857A; US4189939A; SE7809544L; FR2411400A1; IT1098830B

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1 River Road, Schenectady,

New York 12305(USA)

Verfahren zum Simulieren eines Gasturbinentriebwerks und Triebwerkssimulator für Mehrzweckflugzeuge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulierung der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerkes mittels eines Modells von gegenüber dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk verkleinerten Abmessungen, welches einen einen Luftstrom verdichteten Verdichter und eine den Verdichter antreibende Turbine aufweist sowie einen Triebwerkssimulator für Mehrzweckflugzeuge zur Simulierung der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerks und einen kompakten Mehrzweck-Flugzeugtriebwerkssimulator zur Simulierung der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerks, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines ersten Luftstromes und einer von einem extern erzeugten zweiten Hochdruck-Antriebsluftstrom angetriebenen Turbine.

Seit langem ist es in der Flugzeugindustrie üblich, die Flugleistungsmerkmale von Flugzeugen durch Versuche mit Windkanalmodellen zu simulieren. Auf diese Weise werden Zeit und Kosten für den Entwurf und.die Entwicklung deutlich verringert. In der Vergangenheit gab es jedoch eine ganze Reihe von Schwierigkeiten bei der Korrelation der

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Daten des großausgeführten Flugzeugs mit denen des verkleinerten Windkanalmodells, weil es weitgehend unmöglich ist, mit einem nicht angetriebenen Modell gleichzeitig alle komplexen Strömungsquerbeziehungen zwischen dem Flugzeugaufbau und dessen Triebwerk zu simulieren. Im Falle des Antriebs mit Turbinenluftstrahltriebwerken (Turbojet oder Turbofan) galt dies unabhängig davon, ob das Triebwerk außen an einer Strebe, in einer Gondel oder innen in dem Flugzeug angeordnet war. Vor einigen Jahren ergab sich jedoch durch die Einführung eines Modells eines simulierten Rückstoßtriebwerks, welches in der US-PS 3 434 679 beschrieben ist, ein wesentlicher Fortschritt bei der Antriebssimulation bei Versuchen mit Windkanalmodellen.

Zunächst ergab dieses Modell die Grundlage für die Simulation der aerodynamischen Flugeigenschaften eines Unterschallturbinenluftstrahltriebwerkes der Bläserbauart mit hohem Bypass-Verhältnis (Turbofan) bei einem Unterschall-Windkanalmodell. Im Grunde war der äußere Aufbau des simulierenden Triebwerkmodells in einem linearen Maßstab zu dem zu simulierenden Triebwerk verkleinert und bemessen, während der Bläser und die Turbine zur Erzeugung eines Druckverhältnisses an dem Bläser so bemessen waren ,daß dessen Druckverhältnis gleich dem Druckverhältnis bei dem simulierten Triebwerksbläser war, jedoch war der Mengenstrom im^erhältnis zum Mengenstrom des zu simulierenden Triebwerks im wesentlichen um das Quadrat des linearen Verkleinerungsfaktors verringert. Zur Simulation von Unterschallturbofantriebwerken, wie sie für die derzeitigen kommerziellen Großraumflugzeugen kennzeichnend sind, hat sich diese Technik in der Industrie jetzt durchgesetzt. So erfolgreich der Triebwerkssimulator nach der US-PS 3 434 679 auch ist, so hat er sich doch nicht als voll-

ständig ausreichend zur Antriebssimulation von innen oder im Rumpf angeordneten Turbinenluftstrahltriebwerken für überschallkampfflugzeuge erwiesen, die durch den Betrieb mit bzw. ohne Nachverbrennung gekennzeichnet sind. Bei dieser Art von Windkanalprogramm müssen nämlich bisher, bei dem Bemühen die Wirklichkeit nachzubilden, noch drei Versuche durchgeführt werden. Zunächst wird das Flugzeugmodell im Durchströmbetrieb untersucht, wobei die in das Triebwerk einströmende Strömung in den Einlaß gelangt und das Modell durchströmen können soll. Um jedoch die Einlaßströmung über den geforderten Bereich zu verändern, muß die Geometrie des hinteren Endes verzerrt werden. Als nächstes simuliert die Verfahrensweise mit Düseneffekt nur das hintere Strömungsfeld richtig. Hierbei ist, um die gesamte Strömung um das Modell herum aufzuteilen, der Einlaß strömungsgünstig abgedeckt. Zugeführte Hochdruckluft wird dann durch die richtige Düsengeometrie mit dem erforderlichen Düsendruckverhältnis ausgestoßen. Schließlich wird auch noch ein zusätzlicher Test für nötig erachtet, um die getrennte Einlaßwirkungsweise zu erhalten. Die Ergebnisse dieser drei Versuche werden sodann analytisch kombiniert, wobei jedoch gleichzeitigeQuerbeziehungen zwischen den vorderen und den hinteren Strömungsfeldern oder den Geoemtrieunterschieden von Modell zu Modell nicht berücksichtigt werden. Das Problem , das dem Versuchsingenieur entgegentritt, besteht darin, wie der große Bereich der Antriebsströmungsfelder und der komplexen Querbeziehung der Strömung bei Versuchen mit einem Windkanalflugzeugmodell simuliert werden, wofür ein wirklichkeitsnah zusammengesetztes Modell eines Flugzeuges und eines Antriebssystems erforderlich sind. Im einzelnen wird hierzu ein Triebwerkssimulator mit einer Flexibilität für Mehrzweckbetrieb (d.h. zur Simulation

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eines weiteren Bereichs von Triebwerksbetriebsweisen) benötigt, um die zunehmend komplizierteren Triebwerksinstallationen mit ihren komplexen Flugzeug/Triebwerkquerbeziehungen und ihren Integrationsproblemen nachzubilden. Vorzugsweise muß der Simulator in der Lage sein, einen großen Bereich von Triebwerksarten und Betriebsweisen mit einem einzigen standardisierten Basisgasgenerator zu simulieren, der an die speziellen Flugzeugversuchsanforderungen leicht anpaßbar ist. Die scharfen Raumbeschränkungen in Windkanalmodellen für Flugzeuge erzwingen weiterhin, daß der Simulator sehr kompakt ist, um eine Veränderung der Flugzeugaußenhaut für Anpassungen an den Triebwerkssimulator zu vermeiden.

Das Verfahren zur Simulation der aerodynamischen Flugeigenschaften eines Turbinentriebwerks ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet, während der Triebwerkssimulator für Mehrzweckflugzeuge erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 8 und 45 gekennzeichnet ist.

Eine kompakte Turbinentriebwerksanordnung weist einen Strömungseinlaß auf, der in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem zu simulierenden Triebwerk verkleinert ist. Ein Verdichter zum Verdichten eines Luftstromes ist so bemessen, daß der Strom durch den Einlaß gegenüber demjenigen des zu simulierenden Triebwerkes im wesentlichen um das Quadrat des linearen Maßstabfaktors verkleinert ist. Mit dem Verdichter ist eine Turbine drehfest verbunden; sie wird von extern erzeugter Antriebsluft mit hohem Druck angetrieben, wobei deren Druck wesentlich

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größer als der aus dem Verdichter stammende ist. Zur Mischung des durch den Verdichter verdichteten Luftstromes mit einem vorher festgelegten Teil der im Verhältnis dazu stärker verdichteten Turbinenantriebsluft ist ein neuartiger Mischer vorgesehen, um einen Mischstrom zu erzeugen, der mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck und Temperaturprofil in die Schubdüse gelangt, wobei dessen Druck ausreicht, um ein den Teilen der Mischströmung zugehöriges Druckverhältnis über die Simulatoreinrichtung zu erzeugen, das im wesentlichen mit dem des simulierten Triebwerks übereinstimmt. Die Schubdüse ist, ähnlich wie der Einlaß, in einem vorbestimmten Verkleinerungs maßstab zu dem zu simulierenden Triebwerk bemessen, so daß die von dem Mischer aus dort durchströmende Strömung für die Schubdüse ein Strömungsgleichung erfüllt, die im wesentlichen mit der des simulierten Triebwerks übereinstimmt. Zur Veränderung der Menge der Hochdruckturbinenluft, die mit der vom Verdichter verdichteten Luft vermischt wird, sind Einrichtungen vorgesehen, um so die Strömungsgleichung der Schubdüse zu ändern, damit ein weiter Bereich von Triebwerksbetriebweisen simuliert wird, der auch die Betriebsweisen mit und ohne Nachbrenner enthält. Im wesentlichen wird eine Steigerung der in den Mischer injizierten Turbinenantriebsluft dazu verwendet, um die höheren, normalerweise beim Betrieb mit Nachbrenner auftretenden Temperaturen auszugleichen. Der Teil der Turbinenantriebsluft, der für die Simulation der Eigenschaften des Abgasstromes des Triebwerkes nicht erforderlich ist, wird aus der Simulatoreinrichtung als ein rückstoßfreier Strahl abgeleitet.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Triebwerkssimulator für Mehrzweckflugzeuge, sowie die Strömungswege durch den Triebwerkssimulator in einer Querschnittsdarstellung ,

Fig. 2 einen Strömungseinlaß der Turbinenantriebssammelleitung des Triebwerkssimulators nach Fig.1, in einer Draufsicht,

Fig. 3 einen Strömungsauslaß der Turbinenabluftsammelleitung des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer Draufsicht,

Fig. 4 eine Antriebssammelleitung , eine Hauptbaugruppe und die Strömungswege des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 eine Entnahmeluftbaugruppe und Teile eines Mischers des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer vergrößerten Darstellung, zur Veranschaulichung weiterer Einzelheiten des Aufbaus,

Fig. 6 eine Strebe des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung,geschnitten längs der Linie VI-VI der Fig. 5,

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Fig. 7 ein Teil des Mischers nach Fig. 5, in einer Querschnittsdarstellung, geschnitten längs der Linie VII-VII,

Fig. 8 Strömungskanäle der Entnahmeluftbaugruppe des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer vergrößerten Teilansicht mit einem Einsatz der die Strömungswege im "Turbinenauge" darstellt,

Fig. 9 einen Einlaß in die Entnahmeluftbaugruppe, in einer Ansicht längs des Umfanges gemäß der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. IO die Schnittstelle des Mischers nach Fig. 5 mit der Entnahmeluftbaugruppe in einer Sektoransicht, geschnitten längs der Linie X-X der Fig. 5,

Fig. 11 die Strömungswege durch den Mischerteil des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer ausführlicheren Sektoransicht, geschnitten längs der Linie XI-XI der Fig. 5,

Fig. 12 die Geometrie des Abluftendes des Mischers nach Fig. 5, in einer Sektoransicht, geschnitten längs der Linie XII-XII der Fig. 5,

Fig. 13 ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Abluftendes des Mischers in einer Sektoransicht, ähnlich der nach Fig. 12,

Fig. 14 die Geometrie eines Kanals des Abluftendes des mischers in einer Ausschnittsdarstellung, geschnitten längs der Linie XIV-XIV der Fig. 13,

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Fig. 15

bis 17 weitere Ausführungsbeispiele des Mischers des erfindungsgemäßen Triebwerkssimulators in einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 7,

Fig. 18 Strömungswege durch die Hauptbaugruppe und Teile der Entnahmeluftbaugruppe des Triebwerkssimulators nach Fig. l,in einer vergrößerten Teilansicht, geschnitten längs der Linie XVIII-XVIII der Fig. 1,

Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teiles der Entnahmeluftbaugruppe des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer Darstellung ähnlich der nach Fig. 5,

Fig. 20 eine Entnahmeluftbaugruppe des Triebwerkssimulators nach Fig. 1, in einer teilweisen Darstellung geschnitten längs der Linie XX-XX der Fig. 19 und

Fig. 21

Fig. 22 schematische Leistungsdiagramme eines Triebwerks das mit bzw. ohne Nachbrenner arbeitet.

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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchweg gleiche Bauelemente; in Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer kompakter Triebwerksimulator für Mehrzweckflugzeuge,der mit 30 allgemein bezeichnet ist, schematisch gezeigt. Es ist Aufgabe des kompakten Triebwerksimulators für Mehrzweckflugzeuge die zu einem großen Spektrum von Turbinenluftstrahltriebwerken und Betriebsweisen gehörenden Schubstrahl-Strömungsfelder zu simulieren, um einen wirklichkeitsgetreuen Windkanalversuch von komplizierten Flugzeugmodellen zu erleichtern und um einen derart großen Simulationsbereich mit einem einzigen Basisgasgenerator zu ermöglichen. Auf den ersten Blick ähnelt die in Fig. 1 gezeigte Anordnung zu diesem Zweck einer verkleinerten Ausführung eines erfindungsgemäß zu simulierenden Turbinenluftstrahltriebwerkes, dessen wichtige Unterscheidungsmerkmale hierin später ausführlicher beschrieben sind. Dieser Triebwerksimulator 30 weist vier Basismodulen auf, nämlich einen Basisgasgenerator 32, eine Entnahmeluftbaugruppe 34, eine Mischeinrichtung, beispielsweise einen Mehrdüsenmischer 36 und eine Schubdüse 38.

Der Basisaasgenerator 32 enthält ein im allgemeinen röhrenförmiges Gehäuse 40, das an seiner Öffnungsseite einen Strömungseinlaß 42 begrenzt. Durch den Strömungseinlaß 4 2 einströmende Luft wird zunächst durch einen mehrstufigen Axialverdichter 44 mit einem Verdichterläufer 46 verdichtet, wobei dieser durch eine einstufige Turbine 48 mittels einer Turbinenwelle 50 in der bei Turbinenluftstrahltriebwerken üblichen Weise angetrieben ist. Die Turbine 48 ist von einem extern erzeugten Hochdruckantriebsmedium (üblicher-weise Hochdruckluft) mit einer Temperatur von näherungsweise 93° C. angetrieben, wobei

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das Antriebsmedium in den Triebwerkssimulator 30 durch ein servogesteuertes Antriebsluftventil gelangt und in einen Einlaß 54 einer Antriebssammelleitung 56 strömt. Hierdurch ist die übliche kraftstoffverbrennende Brennkammer, die normalerweise zu einem Turbinenluftstrahltriebwerk in Großaüsführung gehört, durch eine pneumatische Energieversorgung mit niedriger Temperatur, jedoch hohem Druck (näherungsweise 138 Bar) ersetzt. Die Turbinenantriebsluft strömt von der Antriebssammelleitung 56 einwärts durch eine verstrebte Hauptbaugruppe 80 über eine Anzahl von geneigten Kanälen 58 in eine UmlenkIuftkammer 60 und anschließend durch eine Stufe einer Turbinendüse 6 2, die offensichtlich fest oder verstellbar sein kann. Der Antriebsluft wird durch die Turbine 48 Energie entzogen, um den Verdichterläufer 46 anzutreiben. Die Verdichterabluft mit verhältnismäßig niedrigem Druck strömt gleichzeitig axial durch eine Anzahl von Kanälen 64 in der verstrebten Hauptbaugruppe 80, wobei die Turbine 48 umströmt wird. Anschließend wird die Verdichterabluft mit einem Teil der Turbinenantriebsluft in dem Mehrdüsenmischer 36 vermischt. Der Rest der Turbinenantriebsluft wird durch mehrere Abluftschächte 66 in der Entnahmeluftbaugruppe 34 nach außen abgeschöpft und in einer Entnahmeluftsammelleitung 68 zusammengefaßt, während sie aus dem Triebwerkssimulator 30 durch Auslässe 70 in der Entnahmeluftsammelleitung 68 und ein servo- oder handgesteuertes Entnahmeluftventil 72 als ein rückstoßfreier Gasstrom ausströmt.

Es ist wichtig, daß der kompakte Triebwerksimulator für Mehrzweckflugzeuge so weit wie möglich die aerodynamischen Eigenschaften des zu simulierenden Triebwerks nachbildet, so daß die komplizierten Querbeziehungen

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zwischen dem Turbinenluftstrahltriebwerk und dem Windkanalmodell eines Flugzeuges, in dem das Triebwerk angeordnet ist, gemessen werden können, um das Verhalten der in natürlicher Größe ausgeführten Flugzeug/Triebwerksanordnung vorherzusagen. Zu diesem Zweck müssen der Strömungseinlaß 42 und die Schubdüse 38 in einem vorbestimmten verkleinerten Maßstab zu der Großausführung des zu simulierenden Triebwerks bemessen sein. Sie sind mit anderen Worten ein genaues verkleinertes Abbild des Triebwerks in Großausführung. Da der erfindungsgemäße kompakte Triebwerkssimulator 30 dafür vorgesehen ist, innerhalb eines Windkanalmodells eines Flugzeugs angeordnet zu sein, ist die äußere Geometrie des Restes des Triebwerkssimulators 30 (d.h. Länge und größter Durchmesser des Gehäuses 40) unwichtig, mit Ausnahme der Tatsache, daß die harten Raumbeschränkungen innerhalb des Flugzeugmodells es erforderlich machen, daß der Triebwerkssimulator 30 so klein wie zur Vermeidung von Störungen der äußeren Kontur des Flugzeugmodells erforderlich, gemacht ist. Der neue Triebwerkssimulator verwirklicht eine Reihe neuer Eigenschaften, welche die Herstellung eines extrem kompakten Triebwerkssimulators 30 gestatten.

Um die aerodynamischen Eigenschaften eines Triebwerks in Großausführung weitgehend zu simulieren, sind die Turbine 48 und der Axialverdichter 44 so bemessen, daß der Axialverdichter 44 einen Luftstrom durch den Strömungseinlaß 42 bewirkt, der in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem zu simulierenden Triebwerk steht, und insbesondere eine Größe aufweist, die im wesentlichen gleich dem Strom durch das zu simulierende Triebwerk, multipliziert mit dem Quadrat des linearen, vorher auf den Strömungseinlaß 4 angewandten Maßstabfaktors entspricht. Der Wert des Druck-

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Verhältnisses· der den Axialverdichter 44 verlassenden Strömung ist für die Wirkungsweise des Triebwerkssimulators 30 selbst nicht besonders kritisch, obwohl festgestellt worden ist, daß dieser Druck wesentlich kleiner ist, als der der aus der Turbine 48 austretenden Antriebsluft mit der sie schließlich gemischt wird. Um jedoch vernünftige und aerodynamisch wünschenswerte Querbeziehungen zu erzeugen, ist die durch den Mehrdüsenmischer 36 verwirklichte Mischeinrichtung so ausgelegt und bemessen, daß sie ein in die Schubdüse 38 gelangendes Strömungsgemisch erzeugt, das ein im wesentlichen gleichmäßiges Druckprofil über den Radius und Bogen von einer solchen Größe aufweist, daß das durchschnittliche Druckverhältnis des Gemisches (später als Triebwerksdruchverhältnis oder EPR bezeichnet) im wesentlichen gleich dem des zu simulierenden Triebwerks ist und daß die Strömunggleichung der Schubdüse 38 im wesentlichen der des groß ausgeführten Vorbildes entspricht. Der hier verwendete Begriff "Strömungsgleichung" soll si ch auf die aerodynamische Menge,

dargestellt als —- beziehen, wobei

PA

w = Mengenstrom

T = Temperatur des Mediums

P = Druck des Mediums

A = wirksame Strömungsdurchtrittsfläche.

Es ist allgemein bekannt, daß moderne Flugzeuge, insbesondere ,Überschallflugzeuge, Gasturbinentriebwerksanordnungen aufweisen können, die mit zwei stark unterschiedlichen Betriebsweisen arbeiten; eine Betriebsweise wird häufig als Nachbrennerbetrieb bezeichnet, bei dem bestimmte Schubgase nach dem Durchströmen der Brennkammer und der Turbine

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wieder aufgeheizt werden (daher auch der andere Ausdruck reheat operating mode) und die andere als Nichtnachbrennerbetrieb bezeichnet werden (dry operating mode). Die spezielle Triebwerksanordnung kann eine aus einer unendlichen Anazhl von Arten sein, jedoch genügt es für den Zweck der Erfindung festzustellen, daß, wenn eines dieser Turbinenluftstrahltriebwerke zwischen dem Betrieb ohne und mit Nachbrenner umschaltet, gleichzeitig eine Änderung der Abgastemperatur und damit der Strömungsgleichung der Schubdüse 38 erfolgt. Es ist Zweck der Erfindung, einen kompakten Triebwerkssimulator 3O für Mehrzweckflugzeuge zu schaffen, der die aerodynamischen Eigenschaften des Betriebs mit und ohne Nachbrenner mit einer einzigen Anordnung nachbilden kann, ohne den Verbrennungsprozeß benutzen zu müssen. Der neue Triebwerkssimulator ist mit andern Worten in der Lage, den normalerweise durch einen sehr heißen Gasstrom gekennzeichneten Nachbrennerbetrieb mittels einer verhältnismäßig kalten Strömung nachzubilden, wobei durch die einstellbare Injektion von Turbinenabluftstrom die erforderliche Strömungsgleichung für wieder aufgeheizte Abgase simuliert wird. Die Grundlage für dieses Konzept besteht darin, daß ein zusätzlicher Mengenstrom (w) höherer normalerweise in einem Nachbrenner erzeugte Temperatur (T) ersetzen kann. Da die Schubdüse weder davon Kenntnis hat noch sich darum kümmert, wie der Wert des Zählers aus der Strömungsgleichung sich relativ auf W oder die V T verteilt (während der richtige Wert des Abgasdruckverhältnisses eingehalten ist) kann die aerodynamische Wirkung eines heißen Abgasstromes bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen (näherungsweise 260° C) nachgebildet werden. Hierdurch wird das Problem bei verhältnismäßig kalten mechanischen Anordnungen, dir für praktische Windkanalausführungen erforderliche sind,

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Flexibilität für eine Mehrzweckbetriebsweise zu erzielen, gelöst.

Es sollen deshalb damit die aerodynamischen Eigenschaften eines groß ausgeführten Turbinenluftstrahltriebwerkes mit einem verkleinerten Triebwerksimulator simuliert werden, wobei die Einlaß- und Abgasbereiche (42 bzw. 144) in einem vorbestimmten, linear verkleinerten Verhältnis zu dem zu simulierenden Triebwerk bemessen sind und der Axialverdichter 44 eine derartige Größe aufweist, daß durch den Strömungseinlaß 42 ein Luftmengenstrom strömt, der im Verhältnis zu dem simulierten Triebwerk im wesentlichen um das Quadrat des linearen Maßstabfaktors verkleinert ist, während der Mehrdüsenmischer 36 so bemessen und aufgebaut ist, daß er ein Strömungsgemisch mit einem im wesentlichen einheitlichen Druckprofil und einem zugehörigen Triebwerksdruckverhältnis erzeugt, das dem das simulierten Triebwerks gleich ist, wobei die Strömungsgleichung der Schubdüse 38 im wesentlichen dieselbe wie bei dem simulierten Triebwerk ist (und im besonderen die zu simulierende Triebwerksbetriebsweise) . Dies muß unter dem Zwang kleinster Gesamtgröße des Simulators erreicht werden, um die scharfen Ausführungsbeschränkungen eines Windkanalversuchsmodells zu erfüllen.

Das Problem gleichzeitig die erforderlich Kompaktheit und die aerodynamisch Nachbildung zu erzeugen, stellt eine besondere Schwierigkeit dar, wenn die hohen erforderlichen Drücke betrachtet werden, die zum Antrieb der einstufigen Turbine 62 und auf diese Weise des vierstufigen Axialverdichters 44 bei ungefähr 80.000 Umdrehungen pro Min. erforderlich sind. Zur Verwirklichung

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dieser Problemlösung ist der kompakte Triebwerkssimulator 30 für Mehrzweckflugzeuge an zwei unübliehen und neuartigen, kreisförmig um die Triebwerksmittellinie 96 verlaufenden Trennflächen 74 und 76 geteilt, deren Zweck sogleich vollständig klar wird. Die Trennfläche 74 trennt die Entnahmeluftbaugruppe 34 von dem Basisgasgenerator 32, der im folgenden ausführlicher beschrieben ist.

Wie in den Fig. 1, 4 und 6 gezeigt, weist das hintere Ende des Basisgasgenerators 32 zur Zuführung des extern erzeugten Stromes von Antriebsluft mit hohem Druck zu der Turbine 48, um die Turbine 48 und den Axialverdichter 44 anzutreiben. Vorrichtungen auf, beispielsweise die gegliederte Hauptbaugruppenanordnung, allgemein mit 78 bezeichnet, welche die Antriebssammelleitung 56 enthält, die strebentragende Hauptbaugruppe 80 und die Hauptbaugruppennabe 82. Die Hauptbaugruppe 80 enthält einen äußeren strukturierten Ring 84 und eine innere ringförmige Stützvorrichtung 86, die durch eine Anzahl, in diesem Falle fünf, aerodynamisch geformte hohle Hauptstreben 88 verbunden sind. Wie in Fig. 6 am besten ersichtlich, haben die in der Hauptbaugruppe 80 beginnenden Hauptstreben 88 ein areοdynamisches Profil, das durch den Basisgasgenerator 32, die Entnahmeluftbaugruppe 34 und die Moduln des Mehrdüsenmischers 36 jeweils in Gestalt einer einzigen, einheitlichen, stumpf zusammengefügten Tandemstrebenanordnung durchgeführt ist, die an den Trennflächen 74 und 76 genau fluchtend ausgerichtet ist. Die Kompressorabluft strömt um die Strebenanordnungen herum, durch die Kanäle 64 (Fig. 4) zu der Schubdüse 38.

Die Hauptbaugruppennabe 82 begrenzt mit der Hauptbaugruppe 80 zusammenwirkend einen durch die Turbinendüse 6 2 und die Turbine 48 führenden Strömungsweg 89 für die

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Antriebsluft der Turbine 48 und nimmt ein Lager 92 auf, in dem die Turbinenwelle 50 drehbar gelagert ist. Die Antriebssammelleitung 56 umgibt die Hauptbaugruppe 80 und begrenzt mit dieser eine ringförmige Luftkammer 94, aus welcher die Turbinenantriebsluft durch schräge, hohle Kanäle 58 innerhalb jeder Hauptstrebe 88 eingespeist wird. Die Antriebssammelleitung ist auf der äußeren Oberfläche der Hauptbaugruppe 80 geführt und durch ein äußeres Absatzteil 91 an der Hauptbaugruppe 80 gegen eine rückwärtige Axialverschiebung gesichert. Ein Sprengring 93, der zwischen einem an dem röhrenförmigen Gehäuse 40 angeordneten Bündchen 95 und der Antriebssammelleitung 56 eingesetzt ist, sichert die Antriebssammelleitung gegen ein Verschieben nach vorne.

Es ist offensichtlich, daß der Triebwerkssimulator 30 theoretisch umso kompakter sein kann, je höher der Druck des Turbinenantriebsmediums ist. Sinnvolle hydrostatische Testbedingungen und die Streckgrenze des verfügbaren Materials begrenzen jedoch den Druck der Turbinenantriebsluft auf einen ungefähren Maximalwert von 138 Bar. Der vorliegende Aufbau der Ilauptbaugruppenanordnung stellt beim minimierten Druckverlust in einem derartigen 138 Bar-System ein Optimum an Kompaktheit dar. Dies wird dadurch erreicht, daß der Strömungsweg für die Turbinenantriebsluft so bemessen ist, daß die Machzahlen der Antriebsluft bei effizienten Betriebswerten liegen. Der Fig. 4 kann entnommen werden, daß die Antriebssammelleitung 56 ein hoch beanspruchtes dünnwandiges Gebilde mit kreisförmigem Querschnitt ist, das in der Lage ist, die primäre Druckbelastung der über den Einlaß 54 in die ringförmige Luftkammer 94 eintretenden Antriebsluft bei rein tangentialer Zugbeanspruchung ohne Verbiegen aufzunehmen. Die Antriebssammelleitung 56 ist jedoch in Bezug auf die Triebwerks-

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mittellinie 96 und die IIauptbaugruppe 80 exzentrisch angeordnet, um so zwischen der Antriebssammelleitung 56 und dem strukturierten Ring 84 der Hauptbaugruppe eine Luftkammer 94 mit im Großen und Ganzen spiraligem Querschnitt zu bilden, die ausgehend, von der Mitte des Einlasses 54, in Richtung auf die gegenüberliegende Seite der Antriebssammelleitung 56 hin sich verjüngt, womit ein Ausgleich für die Durchströmung der Kanäle 58 der Hauptstreben 88 erzielt wird, so daß dadurch die Machzahl der Turbinenantriebsluft längs des Umfanges der Luftkammer 94 auf einem vorbestimmten, optimalen Wert im wesentlichen konstant gehalten wird. Durch das Ablenken der Kanäle 58 in die hintere Richtung, um etwa 15° gegen die Radialrichtung, sind die strömungsablenkenden Winkel und hierdurch die Umlenkverluste minimiert.

Der Umfang der Hauptbaugruppennabe 8 2 ist mit einer Anzahl radial herausstehender Strömungsteile 98 versehen, die jeweils der Mitte jedes Kanals 58 der Hauptstrebe innerhalb der Umlenkluftkammer 60 gegenüberliegen. Wie durch die Pfeile nach Fig. 4 angedeutet, leiten die Strömungsteile 98 einen Teil der Turbinenantriebsluft durch eine nach hinten gerichtete Umlenkung von ungefähr 75° in Sektoren 100 der Turbinendüse 6 2, die im wesentlichen auf die Kanäle 58 der Hauptstreben 88 ausgerichtet sind. Der Strom durch jeden Kanal 58 der Hauptstreben 88 wird in Umfangsrichtung um näherungsweise 54 und 90° umgelenkt, um die übrigen Sektoren 102 der Turbinendüse 6 2 zwischen den Kanälen 58 der Hauptstreben 88 zu speisen. Natürlich können die Umlenkwinkel, die hier lediglich beispielhaft für eine 5-strebige Anordnung gegeben sind, bei anderen etwas abgewandelten mehrstrebigen Anordnungen variieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die kompakte Bemessung der Hauptbaugruppe

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im Bereich der Umlenkluftkammer 60 ermöglicht den Einbau von Meßgeräten und das Anbringen von Schmierbohrungen 104, die durch die Vorderkante der Hauptstrebe 88 in den dem Lager 92 zugeordneten Ölsumpf 105 führen. Das Problem der Gleichmäßigkeit über 360° der tangentialen Zugspannung rings um die Antriebssaitunelleitung 56 wird in der Umgebung des Einlasses 54 dadurch gelöst, daß der Einlaß 54 als geteilter Einlaß mit einer Mittelstrebe 106 (siehe Fig. 2) ausgelegt ist. Die Zugspannungen führen im wesentlichen auf drei Wegen, die durch die Mittelstrebe 106 und seitliche Versteifungen 108 gebildet sind, über den Einlaß 54.

Die Entnahmeluftbaugruppe 34 ist strömungsmäßig unmittelbar hinter der Hauptbaugruppe 80 angeordnet und an dieser mittels Bolzenverbindungen 110 befestigt. Die Entnahmeluftbaugruppe 34 enthält ein Beispiel für eine Vorrichtung, um einen Teil der Turbinenantriebsluft in den mehrdüsigen Mischer 36 zu lenken und den Rest als rückstoßfreien Strom aus dem Triebwerkssmulator 30 abzuführen. Den Fig. 1,5, 6, 8, 9 und 18 kann entnommen werden, daß die Entnahmeluftbaugruppe 34 von einer sehr komplexen Geometrie sowie einer im wesentlichen kreisförmigen Gestalt ist und zahlreiche angegossene und/oder chemisch eingearbeite Strömungskanäle aufweist. Den Fig. 5 und 18 (die zum Zweck der Erläuterung der Fig. 1 und 5 eine Querschnittsansicht entlang einer abgesetzten Schnittebene durch die Entnahmeluftbaugruppe 34 ist) und hierbei insbesondere der oberen Hälfte von Fig. 18, welche eine Draufsicht hinter der Trennfläche 74 zwischen der Hauptbaugruppe 80 und der Entnahmeluftbaugruppe 34 darstellt, kann entnommen werden, daß die Entnahmeluftbaugruppe 34 einen äußeren, an die Hauptbaugruppe 80 angepaßten strukturierten Ring 112 und ein inneres koaxiales, im wesentlichen kegelstumpf förmiges gegliedertes Bauelement 114 enthält, das

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eine zum Durchströmen der Turbinenantriebs luft in Richtung auf die Turbine 48 zu dienende, im wesentlichen ringförmige Kammer 115 teilweise begrenzt. Von dem äußeren strukturierten Ring 112 radial nach innen ragend, sind eine Anzahl von Streben 116 angeordnet, wobei die Zahl gleich der der Hauptstreben 88 ist, und sie deren axiale Tandemverlängerung darstellen, wie in Fig. 6 gezeigt. Das radial innere Ende jeder Strebe geht jeweils an seiner vorderen Kante (Trennfläche 74) in einen inneren strukturierten Ring 118 über, der mit der inneren ringförmigen Stützvorrichtung 86 der Hauptbaugruppe 80 korrespondiert. Die äußere Oberfläche 120 des Ringes 118 und die innere Oberfläche 122 des äußeren strukturierten Ringes 112 weisen Wandungen auf, die eine Fortsetzung der durch den mehrdüsigen Mischer 36 in die Schubdüsen 38, siehe Fig. 5, führenden Kanäle 64 für die Abluft des Axialverdichters begrenzen. Die Oberflächen 120, 122 und die Wände der Streben 8 3 und 116 bilden mit andern Worten die Kanäle 64, die in eine Anzahl von Verdichterabluftschächten übergehen, wobei die Ringbreite zwischen den Streben 116 der Entnahmeluftbaugruppe 34 ständig zunimmt.

Die aus der Turbine 48 abströmende Hochdruckantriebsluft gelangt in einen im wesentlichen ringförmigen, zwischen dem kegelstumpfförmigen Bauelement 114 und dem strukturierten Ring 118 gebildeten Strömungsweg 115, worauf sie durch einen ringförmigen Strömungsteiler 124 in zwei Teile aufgespalten wird, dessen einer Teil in einen Kreisring 126 unterhalb des Strömungsteilers 124 und dessen anderer Teil in die Abluftschächte 66 gelangt, die jeweils innerhalb jeder Strebe 116 gebildet sind. Die Abluftkanäle 66 haben einen stark veränderlichen Querschnitt. Sie gehen von einer bogenförmigen, länglichen, ovalen Form im "Turbinenauge"

wie im oberen Teil von Fig. 18 (und Einsatz in Fig. 8) gezeigt, über eine im wesentlichen dreieckige, in Fig. 8

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dargestellte Form in längliche, axial sich erstreckende Ovale 66 nach Fig. 6 über. Um eine zusätzliche Abluftmöglichkeit zu schaffen, sind hilfsweise aerodynamisch geformte Streben 128 vorgesehen, wobei der Ort ihrer Vorderkante durch die gestrichelte Linie 130 nach Fig. 5 angegeben ist, und jeweils zwei Streben (bei dieser speziellen Anordnung) sich zwischen jedem auf dem Kreisumfang benachbarten Strebenpaar 116 befinden. Diese Hilfsstreben 128 ragen in derselben Weise wie die Streben 116 nach hinten durch den mehrdüsigen Mischer 36. Um eine verlustarme Luftentnahme durch die Abluftschächte 66 sicherzustellen, ist der Eingang zu den Abluftschächten 66 mit einer Vielzahl von entgegen der Strömungsrichtung ragenden Keilen 132 (Fig. 9) versehen. Diese Keile fangen wirkungsvoll die aus der Turbine 48 ausströmende Antriebsluft, die wegen der starken Änderung der Belastung der einstufigen Turbine 48 große Abweichungen im Drallwinkel am Turbinenausgang erfährt (bis etwa + 50 ).

Jeder Abluftschacht 66 speist hinter seinem jeweiligen Einlaß zwei äußere, ovale, innerhalb der Streben 116 und 128 ausgebildete Injektorschächte 134, 136, die, wie aus den Fig. 5 und 10 ersichtlich, an der Trennfläche 76 enden und/oder in die ringförmige Luftkammer 138 innerhalb der Entnahmeluftsammelleitung 68 übergehen. Ein strömungsaufnehmender Kreisring 126 speist die Turbinenabluft in zwei innere ovale Injektorschächte 140, 142, die in jeder Strebe ausgebildet sind, ein.

Eine geringfügig geänderte Entnahmeluftbaugruppe 34' ist in Fig. 19 und 20 dargestellt, bei der die zwei inneren ovalen Injektorschächte 140' und 142' unter Vermeidung des Strömungsaufnehmenden Kreisringes 126 unmittelbar von den

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Abluftschächten 66 gespeist sind. V7ährend es auf den ersten Blick so aussieht, als wäre diese veränderte Entnahmeluftbaugruppe einfacher als die vorher beschriebene, zeigen sorgfältige Analysen, daß die Entnahmeluftbaugruppe 34' viel schwieriger herzustellen ist, da die Injektorschächte 140' und 14 2' eine konstante Veränderung des Querschnittes aufweisen und deshalb durch ein Herstellungsverfahren, wie Bearbeitung mittels elektrischer Entladung (electro discharge machinery,EDM) nicht so einfach hergestellt werden können. Auf diese Weise würden derartige Injektorschächte komplizierte Gießformkerne oder mehrere EDM-Schritte bei ihrer Herstellung erfordern. Das geänderte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 19 und 20 zeigt jedoch, daß der Triebwerkssimulator 30 auch im Rahmen der Erfindung modifiziert werden kann.

Die in Fig. 18 dargestellte Entnahmeluftsammelleitung 68 hat mit der in Fig. 4 gezeigten und oben beschriebenen Antriebssammelleitung 56 eine Reihe von Merkmalen gemeinsam. Ähnlich, wie die Antriebssammelleitung 56 ist die Entnahmeluf tsammelleitung 68, bezogen auf die Entnahmeluftbaugruppe 34 exzentrisch angeordnet, um so zur Aufnahme der aus der Turbine 48 durch die Abluftschächte 66 strömenden Antriebsluft einen schneckenförmigen Hohlraum 138 zu bilden, der in Strömungsrichtung von einem kleinsten, gegenüber dem Auslaß 70 liegenden Querschnitt sich zu einem größeren Querschnitt in der Mitte des Auslasses 70 erweitert, damit auf diese Weise die Machzahl der aus der Turbine 48 ausströmenden Antriebsluft genauso optimiert ist, wie die Machzahlen in der ringförmigen Luftkammer 94 der in die Turbine einströmenden Antriebsluft. Die Turbinenantriebsluft strömt durch den zweiteiligen Auslaß 70 als rückstoßfreier Strom aus. Wie bei der Antriebssammelleituhg 56 wird auch hier

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durch die Anordnung von drei Zugspannungswegen (d.h. eine mittlere Strebe 141 und seitliche Verstärkungen 14 3, Fig. 3) die kontinuerliche Fortsetzung der Zugspannung sichergestellt.

Einer der zwei für ein kraftstoffbetriebenes Triebwerk wichtigen Betriebsparameter, die durch den kompakten Triebwerkssimulator 30 in einer Anordnung in einem Windkanalmodell genau simuliert werden müssen, ist das Triebwerksdurckverhältnis (engine pressure ratio, EPR) . Die Einstellung des erforderlichen EPR-Wertes hat sich als undurchführbar erwiesen, wenn nicht nur das gesamte Druckprofil (in Umfangs- und Radialrichtung) über die Ebene 144 der Schubdüsendrosselung stark gestört sondern auch über den gesamten zu simulierenden Betriebsbereich stark variabel ist. Aus diesem Grund muß die durch die Injektorschächte 134, 136 und 140, 142 strömende Turbinenabluft mit der durch die Kanäle 6 4 strömenden Verdichterabluft gut gemischt sein. Außerdem muß dies innerhalb der kurzen zum Mischen verfügbaren Strecke zwischen der Schubdüsendrosselung 144 und der Ebene des Mischerausgangs erreicht sein. Dieses Mischerproblem ist um ein Vielfaches komplizierter als das bei dem groRausgeführten kraftstoffbetriebenen zu simulierenden Triebwerk, da die Luft in den Abluftschächten 66 bis zu 44,85 Bar haben kann, wohin gegen die Kompressorabluft in den Kanälen 64, mit der sie gemischt werden muß, einen deutlich niedrigeren Druck, typisch 2,45 Bar, aufweist. Bei der Großausführung von kraftstoffbetriebenen Turbinenluftstrahltriebwerken ist ein derartiges Mißverhältnis beim Druck unbekannt.

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Die Lösung hierfür besteht in einem mehrfach gedrosselten, mit Kanälen ausgerüsteten Düsenmischer 36, wie in den Fig. bis 7 und 10 bis 17 gezeigt. Der mehrdüsige Mischer 36 ähnelt einem Speichenrad,das zwei koaxiale, angeformte Ringe 148, 150 mit einer Anzahl sich dazwischen erstreckender und die Ringe verbindender, hohler, radialer Streben 15 2 aufweist, wobei die Zahl der Streben gleich der Summe aller Streben 116 und 128 der Entnahmeluftbaugruppe 34 ist. Die Streben 152 sind fluchtend und tandemartig mit den Streben 116 und 128 verbunden, um damit die aerodynamisch geformte Strebenanordnungen 90 zu vervollständigen (Fig. 6). Der mehrdüsige Mischer ist in dem hinteren Ende der Entnahmeluftbaugruppe 34, wie in Fig. 5 gezeigt, angeordnet, wobei die aus Injektorschlitzenl34, 136, 140, 14 2 der Entnahmeluftbaugruppe angelieferte Luft aus den Abluftschächten 66 durch eine Reihe von zugeordneten, für Schallströmung bemessenen Düsen- oder Drosselschlitzen 154 in die Mischerstreben 15 2 gelangt; die Düsenschlitze 154 befinden sich in einem strömungsmäßig vorderen Ende 155 der Streben 152. Diese zusammenpassenden Düsenschlitze 154 sind an der Verbindungsstelle von der EntnahmeIuftbaugruppe 34 und dem mehrdüsigen Mischer 36 (Trennfläche 76) durch mehrere elastische, ovale Dichtungen 156 (Fig. 10) abgedichtet. Die Turbinenabluft strömt nacheinander unter Erzeugung einer ersten Stufe des Druckabfalls durch einen ersten Satz von Düsenschlitzen 154 in einen ersten Drosselraum 158, von da durch einen zweiten Satz von Düsenschlitzen 160 in einerPrallplatte 162 und in einen zweiten Drosselraum 164, wobei der Druck um eine zweite

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Stufe abfällt, und schließlich strömt sie durch einen dritten Satz von Düsenkanälen 166 in einem hinteren Abschlußteil 168, wobei der Druck um eine dritte Stufe abfällt. Die Drosselräume 158 und 164 sind notwendigerweise sehr kompakt, und zur Vermeidung einer direkten Durchströmung,die zu einer Beeinträchtigung ihrer Wirksamkeit als Drosselraum führen könnte, sind die drei Sätze von Düsenkanälen polarisiert und gegeneinander versetzt. Es ist insbesondere ersichtlicht, daß die ovalen Düsenkanälen 134, 136 nach Fig. 10 mit ihren Hauptachsen in Radialrichtung ausgerichtet sind, während die ovalen Düsenkanäle 160 nach Fig. 11 mit ihren Hauptachsen in Umfangsrichtung ausgerichtet sind und die ovalen Düsenkanäle 166 in Fig. 12 mit ihren Hauptachsen abwechselnd in Radial- oder in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Damit ergibt sich eine vorzügliche Vorrichtung zur Verringerung des Druckes der den mehrdüsigen Mischer 36 durchströmenden aus der Turbine austretenden Antriebsluft. Der Mischergrundkörper weist eine einstückig gegossene Struktur auf, welche die koaxial angeordneten, daran ausgebildeten Ringe 148 und 150 und einen vorderen hohlen Strebenteil 170(Fig. 6 und 15}, der nur den ersten Drosselraum 158 enthält, umfaßt. Nachdem in den Prallplatten 16 2 die die Hinterseite des einstückigen Aufbaus bilden, die Düsenkanäle 160 hergestellt sind, v/erden eine Anzahl von einzelnen, segmentierten hintere Randkanten tragende Einsätzen 172 zwischen die Ringe 148 und 150 eingeführt und ortsfest hart verlötet (Fig„ 5). Die Hinterkanteneinsätze 172 begrenzen zusammen mit den speichartig angeordneten Prallplatten 16 2 zweite Drosselräume 164.

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Um einen Dereich der erforderlichen Mischerbetriebsweise zu simulieren, sind drei Arten von Einsätzen vorgesehen. Der normale Hinterkanteneinsatz nach Fig. 12 erzeugt eine mäßig mischende Scherumfangsfläche zwischen der injizierten Turbinenluft und der aus den Kanälen 64 austretenden Verdichterabluft. Etwa die doppelte Mischwirkung kann durch verrippte Einsätze 174 nach den Fig. 13 und erzielt werden, die die Turbinenabluft durch eine Anordnung von radial und in Umfangsrichtung angeordneten Düsenschlitzen injizieren. Alternativ erteilen die in eine bestimmte Richtung weisenden Hinterkanteneinsätze 180 nach Fig. 16, dem Turbinenabluftstrom einen Drall, um so einen längeren schraubenförmigen Mischweg und eine bessere Wirkung innerhalb der gegebenen Grenzen der Axialerstreckung zu erzeugen. Die in eine bestimmte Richtung ausgerichteten Ilinterkanteneinsätze 180 müssen jedoch in Verbindung mit einer Stufe von drallbeseitigenden Leitschaufeln (nicht gezeigt) zwischen dem abluftseitigen Ende des mehrdüsigen Mischers 36 und der Drossel der Schubdüse 144 benutzt werden, um auf diese Weise die Strömung wieder in die axiale Richtung aufzurichten. Die Austauschbarkeit der Hinterkanteneinsätze ergibt auf diese Weise eine Möglichkeit, den Grad der Mischwirkung zwischen dem Abluftstrom des Verdichters und der Turbine zu verändern. Allgemein ausgedrückt wird ein Mischer, der zur Simulation des Betriebs ohne Nachbrenner vorgesehen ist, Düsenschlitze 154, 160 und aufweisen, die kleiner sind als die entsprechenden Düsenschlitze, die demselben, jedoch mit Nachbrenner arbeitenden, simulierten Triebwerk zugeordnet sind. Der Grund hierfür ist die Tatsache, daß für den Betrieb ohne Nachbrenner nicht so wiel Turbinenluft der Verdichterabluft zugemischt werden muß. In der Tat wird bei der Simulation eines Triebwerks ohne Nachbrenner die Schub-

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düse 38 üblicherweise durch eine anuere Schubdüse ersetzt, die eine innere Strömungskontur aufweist, wie sie im wesentlichen durch die gestrichelte Linie 222 in Fig. 1 wiedergegeben ist.

Um einen großen Bereich von Schubbetriebsweisen eines Triebwerks leichter simulieren zu können, kann ein in der Fig. im Querschnitt dargestellter Mischereinsatz verwendet werden. Zwei im wesentlichen röhrenförmige Ventile 181 und 183 sind in die Drosselkammer 158 bzw. 164 eingefügt. Jedes Ventil 183 weist jeweils einen Einlaß 185, der im wesentlichen auf einen Satz von ankommenden Düsenschlitzen (entweder 151 oder 160) ausgerichtet ist, sowie jeweils einen Auslaß 187 auf, der in den jeweils zugehörigen Drosselraum ausströmen läßt. Die Ventile 181 und 183 sind entweder um ihre Längsachse schwenkbar oder entlang dieser verschiebbar, um so den Mengen strom der Turbinenabluft durch den Mischer zu verändern. Die radial äußeren Enden der Ventile 181 und 183 können mit Vorrichtungen ausgerüstet sein, um die Ventile von außerhalb des Triebwerkssimulators 30 aus verdrehen oder verschieben zu können, ohne den Triebwerkssimulator zerlegen zu müssen. Derartige Vorrichtungen sind allgemein bekannt und brauchen hier nicht ausführlicher beschrieben zu werden. Für den Betrieb ohne Nachbrenner können offensichtlich die Ventile 181 und 183 verschwenkt oder längsverschoben werden, um so die Menge der sich mit der Verdichterabluft mischenden, aus der Turbine 48 abströmenden Antriebsluft, zu verringern.

Die Anordnung der Hautbaugruppe 80, der Entnahmeluftbaugruppe 84 und des mehrdüsigen Mischers 36 schaffen eine neuartige Lösung für die durch die Installationsumgebung gegebenen sehr harten und erschwerenden Anforderungen. Es ist ersichtlich, daß in jeder Querschnittsebene durch den Triebwerkssimulator Vorkehrungen für die gleichzeitige Durchtritt beider Strömungen, nämlich der Verdichterabluft (d.h.

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durch die Kanäle 64) und der Hochdruckantriebsluft für die Turbine (d.h. durch die Kanäle 58 und Abluftschächte 66) getroffen sein müssen. Der dritte zu beachtende Parameter ist jedoch die Stärke der die zwei Strömungen trennenden Kanalwände, da diese Wände ihrerseits Querschnittsfläche erfordern und nur so weit bis auf eine minimale Stärke verringert werden können, bis sie überbeansprucht oder die Grnezen der derzeitigen Gießtechnik erreicht sind. Aus diesem Grund muß zwischen den Strömungsquerschnitten der Kanäle und der struktuerbedingten Wandstärke ein annehmbarer Kompromiß getroffen werden. Die Anordung bei dem neuen Triebwerkssimulator ergibt in Richtung auf dessen Mittellinie 96, im Bereich der Entnahmeluftbaugruppe 34, eine verhältnismäßig abrupte Krümmung für die Innenwand 182 (Fig. 1) des Verdichterabluftkanals. Hierdurch ergibt sich umgekehrt zwischen den Kanälen 6 4 und den Abluftschächten 66 mehr Platz (im Bezug auf den Querschnitt) für die Abluftschächte 66 und die dünnen Wandungen 183 des Druckbehälters (beispielsweise in den Fig. 6 und 18 dargestellt) , ohne daß die Durchtrittstlache des Kanals 64 allzusehr beengt wird. Da mit anderen Worten der Durchmesser der inneren, von den Wandungen 182 gebildeten Begrenzung der Kanäle 64 abnimmt, steigt die gesamte, für die Kanäle 64, die Abluftschächte 66 und die Wände 183 des Druckbehälters verfügbare Kreisringfläche an, womit bei einer kompakten Auslegung jedem dieser Bauelemente eine ausreichende Fläche zugeteilt werden kann.

Aus der Fig. 1 kann entnommen werden, daß der Triebwerkssimulator 34 mit einem in die Entnahmeluftbaugruppe 34 eingeschraubten . und besonders geformten Zuganker 186 versehen ist, der für die Expansion der aus dem rnehrdüsigen Mischer 36 austretenden Strömung als Zentralkörper dient. Der Zuganker 186 ergibt für den mehrdüsigen Mischer 36, den er mit einem mit einem Flansch ver-

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sehenen Schraubenkopf 189 festspannt, eine innen führende Umfangsflache. Das Abgassystem kann von einer Bauart in eine andere dadurch abgeändert werden, daß die Schubdüse 38 von der Entnahmeluftbaugruppe 34 an einer Flanschverbindung 184 abgeschraubt wird, der den mehrdüsigen Mischer 36 haltende zentrale Zuganker 186 herausgeschraubt

und der mehrdüsige Mischer 36 so weit nach hinten verschoben wird, bis er von einer führenden Umfangsflache 188 der Entnahmeluftbaugruppe 34 freikommt. Bei abgenommener oder gelöster Schubdüse 38 kann die Entnahmeluftsammelleitung 68 dadurch verändert werden, daß sie nach hinten über die Entnahmeluftbaugruppe 34 abgeschoben oder längs des Umfanges so verdreht wird, uaß die Auslässe 70 in eine gewünschte Umfangsrichtung ausgerichtet sind, um damit Unterschiede bei der Installation bei verkleinerten Windkanalmodellen von Plugzeugen auszugleichen. In ähnlicher Weise kann bei abgenommenem Sprengring 93 die Antriebssammelleitung 56 geändert oder gedreht werden.

Der zentrale Zuganker 186 ist so aufgebaut, daß er zwei Funktionen erfüllt. Neben der Befestigung des mehrdüsigen Mischers 36 an der führenden Umfangsflache 188 der Entnahmeluftbaugruppe 34 wird er dazu verwendet, die jeweils richtige Schubbelastung auf dem hinteren Lager oder vorderen Lager 190 aufrechtzuerhalten. Der Zuganker 186 ist mit wenigstens einer öffnung 192 versehen, die mittels einer Bohrung 194 und einer öffnung 196 _;in der Entnahmeluftbaugruppe 34 mit einem Hohlraum 198 im hinte.ren Teil des Läufers der Turbine 48 strömungsmäßig in Verbindung steht. Es ist allgemein bekannt, daß die Druckdifferenz längs dem Turbinenläufer ein wichtiger Parameter für die Bestimmung der Schublast auf die Läuferlager ist und daß die Lager richtig belastet sein müssen,

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um ihre Lebensdauer bei einer solchen schnellaufenden Turbinen-Maschinenanordnung, wie bei der vorliegenden Erfindung sicherzustellen.

Mit jeder Aufbauveränderung des Triebwerkssimulators 30 ändern sich die Schubbelastungen der Läuferlager, jedoch bietet die öffnung 192 ein Mittel zur Veränderung der Druckdifferenz über dem Turbinenläufter; um die jeweils erforderlichen Lagerbelastungen wieder herzustellen. Die Turbinenabluft leckt üblicherweise durch eine zwischen der umlaufenden Turbine 48 und einem feststehenden Bauteil 114 der Ertnahmeluftbaugruppe 34 angeordnete Labyrinthdichtung 200 (Fig. 5) und strömt in den Hohlraum 198 ein. Die Leckluft wird dann durch die öffnung 152 ausgestoßen und ergänzt die Strömung durch die Mischerkanäle 166 und den Schubstrahl in der Nähe der Triebwerksmittellinie 96. Die Zuganker werden zur wahlweisen Veränderung des Druckes in dem Hohlraum 198 mit einer Gruppe unterschiedlicher Öffnungsgrößen bereitgehalten. Die größeren öffnungen erniedrigen den statischen Druck in dem Hohlraum 198 und verstärken deshalb den nach hinten gerichteten Läuferschub.

Die Fig. 21 und 22 zeigen die Leistungs- oder Betriebskennlinien, wie sie üblicherweise bezeichnet sind,des kompakt Mehrzweckflugzeug-Triebwerkssimulators 30 nach Fig. 1 für Betrieb mit und ohne Nachbrenner. In Fig. 21 ist das Triebwerksdruckverhältnis (Gesamtdruck der aus der Schubdüse 38 ausgestoßene Schubstörmung dividiert durch den Gesamtdruck am Einlaß 42) als eine Funktion der korrigierten Luftströmung durch den Verdichter 34 dargestellt. Der Ort aller Punkte, die einen typischen Betriebsbereich des Triebwerkssimulators 30 beschreiben, ist.durch eine Betriebslinie 202 wiedergegeben, wohingegen der Ort aller jener Punkte, bei denen aerodynamisches Pumpen des Verdichters auftritt, als

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eine Pumplinie (stall line) 204 dargestellt ist. Die Linien konstanter, korrigierter Verdichterdrehzahl sind bei 206a bis f angedeutet, wobei in Fig. 21 die Drehzahl nach rechts zunimmt. Allgemein ausgedrückt, ist der Abstand der Linien 202 und 204 zueinander bekanntlich bestimmend für den Sicherheitsabstand zu dem Verdichterpumpen (Pumpgrenze). Die Minimalbetriebslinie, die durch gedrosselte Strömungsbedingungei in den Abluftschächten 66 erreicht wird (oder an einem strömungsabwärtigen Punkt in dem Entnahmeluftsystem) ist durch eine Linie 208 wiedergegeben. Turbinenluftstrahltriebwerke sind deshalb so ausgelegt, daß sie üblicherweise in einem Punkt, beispielsweise 210, arbeiten, bei dem ein ausreichender Pumpabstand vorliegt. Der neue Triebwerkssimulator 30 schafft jedoch durch einfache Änderungen der Geometrie von Bauelementen des Triebwerkssimulators eine Möglichkeit, das Leistungsdiagramm nach Fig. 21 zu ändern, um einen breiteren Betriebsbereich des Triebwerkssimulators zu erlauben, damit die Simulation eines breiten Spektrums von Triebwerken und Betriebsweisen ohne Verdichterpump- oder Drosselströmungserscheinungen möglich ist.

Beispielsweise wandert bei Vergrößerung der Abmessung der Kanäle 6 4 die Pumplinie 204 in Richtung der Pfeile 212, wohingegen größere Abluftschachte 66 die Wanderung der Drossellinie 208 in Richtung der Pfeile 214 verursachen, wodurch die Möglichkeit der betrieblichen Flexibilität des Triebwerkssimulators ansteigt. Die Verringerung der Abmessung der Kanäle 64 und der Abluftschächte 66 verursacht hingegen eine Wanderung der Pump- und Drossellinien entlang der Pfeile 216 bzw. 218 und damit eine Verringerung des möglichen Betriebsbereichs. Aus Verlgeichsgründen gibt Fig. 22 nur das entsprechende Leistungsdiamgramm der Simulation bei Nachbrennerbetrieb wieder, wobei Kurven, die entsprechende Betriebsmerkmale beschreiben, gleich bezeichnet sind.

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Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, könnte beispielsweise die Geometrie der Abluftschächte 66 und der Injektorkanäle 134, 136, 140 und 142,wie oben beschrieben, verändert werden, womit dargelegt ist, daß es eine Möglichkeit gibt, gleichzeitig die Turbinenabluft in den mehrdüsigen Mischer 36 und den Hohlraum 138 einzuspeisen. Auch kann der mehrdüsige Mischer 36 durch andere als die beschriebenen Hilfsmittel in der Nähe der Abluftbaugruppe befestigt sein.

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Claims

l'atontanwälte Dip'.-ing. W Schermiann Dr.-Ing. R. Roger

_ _ 7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

11. September 1978 s,^e _UH_ga°_f" _{[07U) 356539} PA 144 bawa 3⁵⁹⁶¹S

Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

[ 1.!verfahren zum Simulieren der aerodynamischen Flug- ^^ kennwerte eines Gasturbinentriebwerkes mittels eines Modells von gegenüber dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk verkleinerten Abmessungen, welches einen einen Luftstrom verdichtenden Verdichter und eine den Verdichter antreibende Turbine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Turbine mittels extern erzeugter Hochdruck-Antriebsluft in Umdrehung versetzt wird,

durch den Verdichter ein Luftstrom auf einen Druckwert verdichtet wird, der beträchtlich unter jenem der Turbinenantriebsluft liegt,

ein Teil der aus der Turbine ausströmenden Antriebsluft mit der Verdichterabluft zu einer Mischströmung gemischt wird, die ein im wesentlichen gleichmäßiges Profil auf einem solchen Druckwert aufweist, daß das Druckverhältnis an dem Modell im wesentlichen gleich jenem an dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk ist,

die Mischströmung durch eine Schubdüse mit im wesentlichen gleicher Düsenströmungsgleichung wie bei dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk geleitet wird und

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der restliche Teil der Turbinenantriebsluft von dem Modell aus als getrennter rückstoßfreier Luftstrom abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß die Menge der mit der Verdichterabluft gemischten aus der Turbine ausströmenden Antriebsluft im Sinne der Simulierung entweder eines Nachbrennerbetriebes oder eines Betriebes ohne Nachverbrennung des Gasturbinentriebwerks verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Verdichters und die Schubdüse in einem vorbestimmten verkleinerten linearen Maßstab bezüglich des zu simulierenden Gasturbinentriebwerks bemessen werden und durch den Einlaß ein Luftstrom geleitet wird, der im wesentlichen gleich dem entsprechenden Luftstrom des zu simulierenden Gasturbinentriebwerks mal dem Quadrat ,des linearen Maßstabfaktors ist.

4. Verfahren zum Simulieren der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerks mittels eines Modelles von gegenüber dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk verkleinerten Abmessungen, welches eine mittels extern erzeugter Hochdruck-Antriebsluft angetriebene Turbine, einen Einlaß, einen strömungsabwärts von dem Einlaß angeordneten und von der Turbine angetriebenen Verdichter aufweist, welcher einen getrennten Luftstrom auf einen beträchtlich unter dem Druck der Turbinenantriebsluft liegenden Druckwert verdichtet sowie mit einer Schubdüse, wobei der Einlaß und die Schubdüse in einem vorbestimmten verkleinerten linearen Maß-

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stab zu dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk stehen, dadurch gekennzeichnet, daß

mittels des Verdichters ein Luftstrom verdichtet wird, der im wesentlichen jenem bei dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk mal dem Quadrat des linearen Maßstabfaktors ist,

ein Teil der aus der Turbine ausströmenden Antriebsluft mit der Verdichterabluft zu einer Mischströmung gemischt wird, die ein im wesentlichen gleichmäßiges Druckprofil auf einem solchen Druckwert aufweist _r daß das Druckverhältnis an dem Modell im wesentlichen gleich jenem an dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk ist,

die Mischströmung durch eine Schubdüse mit im wesentlichen gleicher Düsenströmungsgleichung wie bei dem zu simulierenden Gastriebwerk geleitet wird und

der restliche Teil der Turbinenantriebsluft von dem Modell aus als getrennter, rückstoßfreier Luftstrom abgeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Düsenströmungsgleichung im Sinne der Simulierung verschiedener schuberzeugender Triebwerksbetriebsweisen verändert werden.

6. Verfahren nach Anpruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Düsenströmungsgleichung durch Veränderung der Menge der aus der Turbine ausströmenden Antriebsluft verändert werden, die mit der Verdichterabluft gemischt und durch die Schubdüse geleitet wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Düsenströmungsgleichung zusätzlich durch Veränderung der Geometrie der Schubdüse verändert werden.

8. Kompakter Triebwerkssimulator für Mehrzweckflugzeuge zur Simulierung der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerks, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Einen Strömungseinlaß (4 2), der in einem linearen Maßstab bezüglich des zu simulierenden Gasturbinentriebwerks verkleinert ist,

einen Verdichter (44) , der derart ausgelegt ist, daß er einen von dem Strömungseinlaß (4 2) kommenden Luftstrom verdichtet, der im wesentlichen gleich jenem des zu simulierenden Gasturbinentriebwerks mal dem Quadrat des linearen Maßstabsfaktors ist,

eine mit dem Verdichter (44) gekuppelte und diesen antreibende Turbine (48),

eine Leiteinrichtung zur Zuleitung eines extern erzeugten Antriebsluftstroms zu der Turbine (48) , um dadurch die Turbine (48) und den Verdichter (44) anzutreiben,

eine Mischeinrichtung (36), durch die ein Teil der Turbinenantriebsluft mit der von dem Verdichter (44) verdichteten Luft zu einer Mischströmung verdichtbar ist, die ein im wesentlichen gleichmäßiges Druckprofil auf einem solchen Druckwert aufweist, daß das Druckverhältnis an dem Simulator im wesentlichen gleich jenem an dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk ist und

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eine strömungsabwärts von der Mischeinrichtung (36) angeordnete Schubdüse (38), die im wesentlichen gleich zu jener des zu simulierenden Gasturbinentriebwerks mal dem linearen Maßstabfaktor ist und deren Düsenströmungsgleichung im wesentlichen gleich jener bei dem zu simulierenden Gasturbinentriebwerk ist und durch die die Mischströmung als Schubstrahl ausgestoßen werden kann.

9. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine zwischen der Turbine (48) und der Mischeinrichtung (36) angeordnete Umlenkeinrichtung aufweist,durch die ein Teil der Turbinenantriebsluft von der Turbine (48) zu der Mischeinrichtung (36) umlenkbar und der restliche Teil der Turbinenantriebsluft als nicht rückstoßfreier Luftstrom von der Turbine (48) und aus dem Simulator (30) ableitbar ist.

10. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung eine im wesentlichen kreisförmige Antriebs-Sammelleitung (56) mit einem die Hochdruck-Turbinenantriebs luft aufnehmenden Einlaß (59) und eine exzentrisch in dieser Antriebs-Sammelleitung angeordnete Hauptbaugruppe (90) aufweist, zwischen denen ein die Turbinenantriebsluft verteilende schneckenförmige Luftkammer (94) veränderlicher Durchtrittsfläche begrenzt ist und daß die Hauptbaugruppe (80) eine Anzahl hohler Hauptstreben (88) aufweist, die mit der ringförmigen Luftkammer (94) in Mediumsverbindung stehen und durch die Turbinenantriebsluft von der Luftkammer (94) aus radial nach innen zu der Turbine leitbar ist.

11. Simulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbaugruppe (80) einen teilweise die schneckenförmige Einlaß-Luftkammar (94) begrenzenden äußeren,angeformten Ring (84) aufweist, der durch die Hohlen Hauptstreben (88)mit eine

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innere ringförmige Stützvorrichtung (86) unter teilweiser Ausbildung einer Anzahl im wesentlichen axialer Strömungswege (64) verbunden ist, durch die von dem Verdichter verdichtete Luft durch die Leiteinrichtung führbar ist.

12. Simulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung eine im wesentlichen ringförmige Nabe (82) aufweist, die im wesentlichen konzentrisch innerhalb der ringförmigen Stützvorrichtung (86) angeordnet ist und durch die mit dieser ein in Mediumsverbindung mit dem Inneren der hohlen Hauptstreben (88) stehender Umlenkluftkammer (60) begrenzt ist, über den die Turbinenantriebsluft in eine im wesentlichen axiale Richtung ■ umlenkbar ist.

13. Simulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstreben (88) eine aerodynamisch geformte Umrißgestalt aufweisen.

14. Simulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstreben (88) axial ur
Radialrichtung schräg stehen.

die Hauptstreben (88) axial um etwa 15 gegenüber der

15. Simulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Strömungsdurchtritts fläche der schneckenförmigen Eintrittskammer (9 4) näherungsweise gleich jener des Einlasses (54) der Antriebssammelleitung (56) ist.

16. Simulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung eine Anzahl radial von der Nabe (82) aus in die Umlenkluftkammer (60) sich erstreckender Strömungsteiler (98) aufweist, die jeweils im wesentlichen mit dem Innenraum (58) der hohlen Hauptstreben (88) fluchten.

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17. Simulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (48) mit dem Verdichter (44) mittels einer in der Nabe (82) drehbar gelagerten Welle (50) gekuppelt ist.

18. Simulator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß er in dem Bereich zwischen der Nabe (82) und der Welle (50) ein Lager (92) und einen Schmiermittelsumpf (105) aufweist.

19. Simulator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Hauptstrebe (88) , mit einem zwischen dem schnecken formic Einlaßraum (9 4) und dem Schmiermittelsumpf (105) verlaufenden Wartungskanal (104) enthält.

20. Simulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (44) ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (40) mit einem vorragenden Bund (95) aufweist, und die Antriebssammelleitung (56) durch die Außenseite der verstrebten Hauptbaugruppe abgestützt sowie in ihrer axial nach hinten gerichteten Beweglichkeit durch einen abgesetzten Teil (9 4) der Außenseite der Hauptbaugruppe (80) begrenzt ist und daß zwischen dem Bund (95) und der Antriebssammelleitung (56) ein Sprengring (93) angeordnet ist, durch den die AntriebsSammelleitung (56) gegen eine Vorbewegung verriegelt ist.

21. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung eine Anzahl aerodynamisch geformter hoher Hauptstreben (88) aufweist, deren Innenraum (58) mit der Quelle der Hochdruck-Antriebsluft und der Turbine

(48) in Mediumsverbindung steht und durch deren Außenseite jeweils teilweise eine Anzahl" von Kanälen (64) begrenzt ist, über die von dem Verdichter (44) verdichtete Luft zu der Schubdüse (38) leitbar ist.

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22. Simulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil der Turbinenantriebs luft von der Turbine zu der Mischeinrichtung (36) umleitende und den restlichen Teil der Turbinenantriebsluft von der Turbine (48) und aus dem Simulator (30) als rückstoßfreier Luftstrom ableitende Einrichtung eine Entnahmeluftbaugruppe (34) aufweist, die mit einer von der Turbine (48) ausgestoßene Antriebsluft aufnehmenden, im wesentlichen ringförmigen Kammer (115) ausgebildet ist, mit der eine Anzahl in der Entnahmeluftbaugruppe (34) ausgebildeter Abluftschächte

(66) in Mediumsverbindung stehen und daß in der Entnahmeluf tbaugruppe (34) eine Anzahl mit der ringförmigen Kammer (115) in Verbindung stehender Injektor-Schlitze (134, 136, 140, 142) ausgebildet sind und die Antriebsluft in der ringförmigen Kammer (115) durch einen Strömungsteiler (124) in zwei Teile aufteilbar ist, von denen einer in die Abluftschächte (66) und der andere in die Injektorschlitze (140, 142) eintritt.

23. Simulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil der Turbinenantriebsluft von der Turbine (48) zu der Mischeinrichtung leitende und den restlichen Teil der Turbinenantriebsluft von der Turbine (48) und aus dem Simulator (30) als rückstoßfreier Strom ableitende Einrichtung aufnehmende Entnahmeluftbaugruppe (34) aufweist, in der eine Anzahl Abluftschächte (66) ausgebildet sind, durch welche Turbinenantriebsluft aus der Entnahmeluftbaugruppe (34) als rückstoßfreier Strom ableitbar ist und daß in der Entnahmeluftbaugruppe (34) eine erste Anzahl Injektorschlitze (124, 136) ausgebildet sind, die mit den Abluftschächten (66) in Mediumsverbindung stehen und durch die Antriebsluft der Mischeinrichtung zuleitbar ist.

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24. Simulator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeluftbaugruppe (34) mit einer von der Turbine (48)ausströmenden Antriebsluft aufnehmenden, im wesentlichen ringförmigen Kammer (126) ausgebildet ist, mit der eine zweite Anzahl von Injektorschlitzen (140, 142) in Mediumsverbindung steht und daß die Antriebs luft durch einen Strömungsteiler (124) in zwei Teile aufteilbar ist, von denen einer in die Abluftschächte (66) und der andere in die zweite Anzahl Injektorschlitze (140, 142) eintritt.

25. Simulator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeluftbaugruppe (34) eine aus der Turbine (48) ausströmende Antriebsluft aufnhemehde, im wesentlichen ringförmige Kammer (115), einen äußerst angeformten Ring

(112) und ein inneres im wesentlichen kegelstumpfförmiges sowie teilweise die ringförmige Kammer (115) begrenzendes Trägerelement (114) aufweist, das mit dieser über eine Anzahl hohler Hauptstreben (116) der Entnahmeluftbaugruppe

(34) verbunden ist, und daß die Abluftschachte (66) und die Injektorschlitze (134, 136, 140, 142) an den Hauptstreben (128) der Entnahmeluftbaugruppe (34) ausgebildet sind.

26. Simulator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstreben (116) der Entnalimeluftbaugruppe (34) einen aerodynamisch gestalteten Umriß aufweisen und durch sie eine Anzahl Kanäle (64) teilweise begrenzt ist, durch welche von dem Verdichter (44) verdichtete Luft zu der Schubdüse (38) leitbar ist.

27. Simulator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeluftbaugruppe (34) eine Anzahl längs des Umfanges zwischen den Hauptstreben (116) der Entnahme luftbaugruppe (34) eingefügten Hilfsstreben (128) mit aerodynamisch geformter Umrißgestalt aufweist, von denen jede Hilfsstrebe (128) mit ihrer strömungsaufwärts gerichteten Kante

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strömungsabwärts von der Turbine (48) angeordnet ist, und daß die Abluftschächte (66) und die Injektorschlitze (134, 136, 140, 142) in den Haupt- (116) und Hilfsstreben (128) der Entnahmeluftbaugruppe (34) ausgebildet sind.

28.Simulator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstreben (116) mit in Strömungsrichtung zunehmender Längserstreckung ausgebildet sind und die von dem Verdichter (4 4) verdichtete Luft leitenden Kanäle (64) jeweils durch den äußeren angeformten Ring (112) und eine im wesentlichen zu diesem koaxiale innere Ringkanalwandung (122) begrenzt sind, welche in Strömungsrichtung von dem äußeren strukturierten Ring (112) aus radial nach innen divergiert.

29. Simulator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anzahl Injektorschlitze (134, 136) an der Stelle des Luftauslasses aus der Entnahmeluftbaugruppe (34) eine im wesentlichen ovale Gestalt aufweist.

30. Simulator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeluftbaugruppe (34) zwischen den Einlassen jedes Paares benachbarter Abluftschächte (66) jeweils einen Formkeil (134) aufweist.

31. Simulator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß er eine exzentrisch um die Entnahmeluftbaugruppe

(34) herum angeordnete, im wesentlichen kreisförmige Entnahmeluftsammelleitung (68) aufweist, durch die mit dieser ein schneckenförmiger Entnahmeluftraum (138) begrenzt ist, der mit den Abluftschächten (66) in Mediumgsverbindung steht und von diesen Turbinenantriebsluft empfängt und einen diese Luft als rückstoßfreier Strom abgebenden Auslaß (70) aufweist.

32. Simulator nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeluftsammeileitung (68) einen zweikanaligen Strömungsauslaß (70) aufweist, der mit mehreren Ringspannungsbeanspruchungen aufnehmenden Wegen (141, 143) ausgebildet ist.

33. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß er ein Antriebsluft-Ventil (52) aufweist, durch das der in die Lenkeinrichtung einströmende Turbinenantriebsluftstrom veränderbar ist.

34. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Entnahmeluftventil (72) aufweist, durch das die Menge der mit der von dem Verdichter (44) verdichteten Luft vermischten Turbinenantriebsluft zur Simulation des Gasturbinentriebwerkbetriebes ohne oder mit Nachverbrennung veränderbar ist.

35. Simulator nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Antriebsluft-Ventil (52) aufweist, durch das/ler in die Leiteinrichtung einströmende Strom der Turbinenantriebsluft veränderbar ist.

36. Simulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der einen ringförmigen mechanischen Düsenmischer (multichoke mixer) aufweist, in dem längs des Umfangs jeweils benachbarte Düsen (166) oder Luftschächte wechselweise von dem Verdichter (44) verdichtete Luft und Turbinenantriebsluft abgeben.

37. Simultator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrdüsenmischer (36) einen ringförmigen mechanischen Düsenmischer (multichoke mixer) mit einer Anzahl hohler Mischerstreben (152) aufweist, deren Innenraum (158) jeweils mit den Injektorschlitzen (160, 166) inVerbindung

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steht, deren Außenumriß aerodynamisch geformt ist und durch die außen teilweise eine Anzahl von Kanälen (64) begrenzt sind, über welche von dem Verdichter (44) verdichtete Luft der Schubdüse (38) zuleitbar ist.

38. Simulator nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischerstreben (152) jeweils eine strömungsabwärtsliegende Randkante aufweisen, an der eine Anzahl Turbinenantriebsluft abgebender Drosselschlitze (166) angeordnet sind.

39. Simulator nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Verdichter (44) verdichtete Luft und Turbinenantriebsluft jeweils als abwechselnde Ströme in die Schubdüse (38) abgebbar sind.

40. Simulator nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrdüsenmischer (36) Mittel zur Absenkung des Druckes der die Mischeinrichtung durchströmenden Turbinenantriebsluft enthält.

41. Simulator nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkmittel zwei durch einen Drosselraum (188, 164) voneinander getrennte gelochte Prallplatten (162) aufweisen.

42. Simulator nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten (162) mit im wesentlichen ovalen Schlitzen

(160) gelocht sind und die Schlitze (166) der strömungsabwärtigen Prallplatte (172) gegenüber den Schlitzen (160) der stromungsaufwärts angeordneten Prallplatte (162) versetzt sind.

43. Simulator nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsabwärtige Prallplatte (172) die hintere Randkante der Mischerstreben (152) enthält.

44. Simulator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (36) einen ringförmigen Düsenmischer (multichoke mixer) aufweist, der in dem äußeren angeformten Ring (112) der Entnahmeluftbaugruppe (34) geführt ist und daß die Mischeinrichtung (36) mit einer Anzahl hohler Mischerstreben (152) ausgebildet ist, die mit den Hauptstreben (116) der Entnahmeluftbaugruppe

(34) fluchtend angeordnet eine Verlängerung von diesen darstellen und daß der Innenraum (158, 164) der Mischenstreben (152) jeweils mit den Injektorschlitzen (160, 166) in Mediumsverbindung steht.

45. Kompakter Mehrzweck-Flugzeugtriebwerksimulator zur Simulierung der aerodynamischen Flugkennwerte eines Gasturbinentriebwerks, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines ersten Luftstromes und einer von einem extern erzeugten zweiten Hochdruck-Antriebsluftstrom angetriebenen Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß er einen mechanischen Düsenmischer (multichoke mixer) mit einer Anzahl jeweils eine aerodynamisch geformte Umrißgestalt aufweisender Streben (152) enthält, von denen von jeweils einander benachbarten Strebenpaaren eine Anzahl Strömungsschächte (64) für den ersten den Mischer durchströmenden Luftstrom begrenzt ist, daß die Streben (152) ein Paar innen gelochter Prallplatten (162, 172) aufweisen, die durch einen Raum (160) voneinander getrennt sind, durch welchen sodann Turbinenantriebsluft unter Absenkung ihres Druckes durchgeleitet ist und daß die zweite Prallplatte (172), durch welche die Turbinenantriebsluft durchströmt, die strömungsabwärts liegende Randkante der Strebe (152) umfaßt.

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