DE3039869A1

DE3039869A1 - Triebwerksgondelaufbau

Info

Publication number: DE3039869A1
Application number: DE19803039869
Authority: DE
Inventors: Harry Duffield Derby Hurdis; Alan James Allestree Derby Tudor
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPS5936095B2; DE3039869C2; FR2467776B1; US4384453A; GB2061389B; GB2061389A; JPS5681227A; FR2467776A1

Description

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Patentanwälte Dipi.-1n&. Curt Wallach

Dipl.-lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

-3- Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · KaufingerstraBe B ■ Telefon (0 89} 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 22. Oktober I98O

Unser Zeichen: Ij 028 - Κ/Αρ

Anmelder: Rolls-Royce Limited

Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Titel: Triebwerksgondelaufbau

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Triebwerksgondelaufbau für ein Gasturbinentriebwerk.

Die Ausbildung des Triebwerksgondelaufbaus, in dem ein Gasturbinentriebwerk montiert ist, kann einen wesentlichen Einfluß auf Wirkungsgrad und Lebensdauer des Triebwerks ausüben. Feben den- aerodynamischen Betrachtungen, die natürlich von größter Wichtigkeit sind, muß der Gondelaufbau gewichtstnäßig leicht sein und er sollte unterstützend gegen Verbiegungen des Triebwerks wirken, die ein zu hohes Spiel zur Folge heben könnten und den Wirkungsgrad bzw. die Leistung des Triebwerks verändern und verschlechtern könnten.

Gemäß der Erfindung wird ein kombinierter Triebwerksgondel aufbau geschaffen, der sich durch ein vernünftig geringes Gewicht auszeichnet, eine ausgezeichnete Steifheit besitzt und das Triebwerk, selbst verstärken kann.

Die Erfindung geht aus von einem Triebwerksgondelaufbau mit einem Kerntriebwerk, das einen Einlaß und eine Düse aufweist, mit einem Fan, der vom Kerntriebwerk angetrieben wird und in einem Gebläsekanal läuft, der durch das Gebläsegehäuse definiert ist und von einem. GebläseeinlaS stromauf des Kerntriebwerkseinlasses nach einer Gebläsedüse stromab der Düse des Kerntriebwerks verläuft, und mit einer löschvorrichtung, die eine Vermischung der Ströme von Kerntriebwerk und Gebläsekaxtal im Bereich zwischen der Kerntriebwerksdüse und Fandüse bewirkt.

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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß an Sahnengehäuseaufbau des Kerntriefaxirerks Traglager vorgesehen sind, um das Triebwerk an einem Pylon aufzuhängen, und daß vordere und rückwärtige Stütz träger vom Gebläsegehäuse nach dem Rahmengehatiseaufbau des Kerntriebwerks, benachbart zum Einlaß bzw. der Düse des Kerntriebwerks derart angeordnet sind, daß der Kerntriebwerksrahmen-Gehäuseaufbau, die Tragstreben und das Gebläsegehäuse zwischen den vorderen und hinteren Träger streben einen steifen 3ch3eifenaufbau bildet, der den Triebwerksrahmen versteift und abstützt.

Vorzugsweise besteht das Gebläsegehäixse aus einem faserverstärkten Verbundmaterial, beispielsweise Kunstharzmaterial, das durch Kohlenstoffasern verstärkt ist.

Die Lager sind zweckmäßig benachbart zu den Tragstreben angebracht und sie können das Kerntriebwerk über Lagerrahmen abstützen.

In dem Gebläsegehäuse kann eine Schubuaikehrvorrichtung zwischen dem vorderen und dem hinteren Träger angeordnet werden.

nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung "anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Halbschnitt eines erfindungsgemäß installierten Gasturbinentriebwerks.

Das Kerntriebwerk besitzt ein starres Gehäuse 10, das ajn stromaufwärtigen Ende (in der Zeichnung links) einen Kerneiniaß 11 bildet und am stromabwärtigen Ende eine

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Mischdüse 12 aufweist, die die Abgasdüse des Kerntriebwerks bildet. Die Mischdüse 12 ist von der Wellbauart, wie dies beispielsweise in der GrB-PS 2 002 303 beschrieben ist.

Yom Gehäuse 10 werden innere Lagerräumen 14, 15, 1G und 17 getragen. Die ersten drei dieser Lagerrahmen tragen ihrerseits den sich drehenden Aufbau von Hoch- bzw. Mittel druckkorapressor und Hoch- bzw. Nitteldruckturbine. Auf diese Weise werden Zwischendruckkonipressor 18, die Welle 19 und Zwischendruckturbine 20 von Lagern 21, 22 und 23 von den Rahmen 14, 15 bzw. 15 abgestützt. In gleicher Weise werden Hochdruckkompressor 24, Welle 25 und Hochdruckturbine 26 durch Lager 2?, 28 von den Rahmen 15 bzw. 1G abgestützt.

Das Kerntriebwerk treibt einen Pan 29 über die Niederdruckturbine 30, die die Niederdruck-Fanwelle 31 antreibt, welche wiederum den Fan 29 treibt. Diese sich drehenden Bauteile werden über die Rahmen vom Triebwerksgehäuse 10 abgestützt. Auf diese Weise tragen die Lager 32 die Welle 31 über den Rahmen 14, während das Lager 33 den. sich drehenden Aufbau über den Rahmen 17 trägt.

Der Fan 29 arbeitet auf die Luft, die durch einen Gebläsekanal hindurchtritt, der von einem Gebläsegehäuse 3^ umschlossen ist. Der Einlaß 35 des Fangehäuses liegt stromauf des Fan 29 und des Einlasses 1.1 des Kerntriebwerks und das Gebläsegehäuse bildet eine Schubdüse 36, die stromab der Mischdüse 12 liegt. Um das Gebläsegehäuse 34 vorn und hinten abzustützen, sind vorn Leitschaufeln 37 vorgesehen, die zwischen dem Gehäuse 10 des

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Kerntriebwerks und dem Gebläsegehäuse, benachbart zum Einlaß 11, verlaufen, und es sind außerdem Tragarme 38 vorgesehen, die zwischen dem Gehäuse des Kerntriebwerks und dem Gebläsegehäuse in der Nähe der Kischdüse 12 verlaufen. Das Gehäuse J4 besteht allgemein aus faserverstärkten zusammengesetztem Material, insbesondere aus einem aufgewickelten Fasermaterial aus Kohlestoffasern, die in einer Epoxydharzmatrix eingebettet sind.

Um die gesamte Triebwerksgondel mit Kerntriebwerk und Gebläsegehäuse am Flugzeug aufzuhängen, das das Triebwerk antreiben soll, ist ein Pylon 39 vorgesehen, der vom Flugzeugaufbau durch das Gehäuse 34 bis in die Nähe des Gehäuses 10 des Kerntriebwerks einsteht. Bei 40 und 41 sind Anlenkbolzen vorgesehen, mit denen das Gehäuse des Kerntriebwerks am Pylon befestigt ist. Diese Tragleger und 41 befinden sich in nächster Nähe zu den Tragstreben 37 bzw. 38.

Ein weiteres Merkmal, welches in der Zeichnung ersichtlich ist, besteht aus der Schubumkehrvorrichtung für den Gebläsekanal. Diese ist jedoch in den Einzelheiten nicht dargestellt, da sie von herkömmlicher Form ist. Diese Schubumkehrvorrichtung weist eine Schaufelkaskade 42 und ein verschiebbares Zwischenstück 43 auf, welches über Lenker 44 Absperrtüren 45 bewegt. Bei Vorwärtsschub befindet sich das Zwischenstück 43 in der in der unteren Hälfte der Zeichnung ersichtlichen Stellung, während bei Umkehrschub dieses Zwischenstück nach hinten in die Stellung .versetzt ist, die aus Ί^'¹ oberen Hälfte der zeichnerischen Darstellung ersichtlich ist.

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Die aerodynamische Arbeitsweise von Kerntriebwerk -and Gebläse entspricht der üblichen Arbeitsweise. Demgemäß wird Umgebungsluft über den Lufteinlaß 35 dem Fan 29 zugeführt, durch den der Druck erhöht wird. Dann strömt ein Teil der Luft dixreh den Gebläsekanal zwischen dem Kerntriebwerk und dem Gebläsegehäuse ab und erreicht die Kischduse 12. Die übrige Luft tritt in das Kerntriebwerk über den Einlaß 11 ein und wird In zwei Stufen durch den Zwischendruckkcmpressor 18 und den Hochdruckkompressor 2A verdichtet. Dann wird Brennstoff zugesetzt und in der Brennkammer ⁷^o verbrannt. Die Verbrennungsprodukte expandieren durch die Turbinen 26,. 20 und JO und treiben den Hochdruckkompressor, den Mitteldruckkompressor und den Fan an. Die restlichen Abgase der Turbine JO strömen durch die N.ischdüse 12, wo sie sich rait der Gebläseströmung vermischen, und die miteinander vermischten Gase treten dann durch die Schubdüse 36 aus. Vie bekannt, ist die Leistung des Kerntriebwerks in hohem flaße abhängig von derr. Zwischenraum zwischen den verschiedenen sich drehenden Schaufeln des Triebwerks und dem zugeordneten statischen Aufbau. Ss ist daher sehr wichtig, dafr keine Lageveränderungen im Triebwerk auftreten können und keine Relativbewegungen zwischen den sich drehenden und statischen Teilen. Bed dein beschriebenen Ausführimgsbeispiel stellt nicht nur das Gehäuse 10 einen in sich steifen Körper dar, sondern es bildet zusammen mit den Schaufeln 37 'und den Armen. 58 und dem Gehäuse 3^ einen s~ehr starren Aufbau. Daher wird das Triebwerksgehäuse in günstiger Weise abgestützt und da dieses Gehäuse die verschiedenen sich drehenden Teile über die Lagerrahmen trägt^ ist es möglich, eine gute Konzentrlzität aller Teile aufrechtzuerhalten, so daß der Zwischenraum so klein wie möglich

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gehalten werden kann. Es ist auch ersichtlich, daß bei dieser Ausbildung das äußere aerodynamische Gehäuse 47 des Kerntriebwerks zwischen sich und dein starren Triebwerksträgergehäuse 10 ein beträchtlicher Ringraum verbleibt, in dem Triebxferkszubehörteile untergebracht werden können, wie dies strichliert bei 43 dargestellt ist, und außerdem können erforderliche Antriebswellen durch die Stützrahnaenträger 15 geführt werden. Statt dessen ist es auch möglich, diese Zubehörteile rings im Fangehäuse bei 49 unterzubringen. Diese Stellen können wahlweise benutzt werden, so daß die Zubehörteile bei 49 untergebracht werden können, oder beide Zubehörsätze könnten an dieser oder jener Stelle untergebracht werden.

Weil die Schubumkehrvorrichtung einen Teil des starren Aufbsus bildet, was ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, ist es auch notwendig, dal3 die Schubumkehrvorrichtung in der Lage ist, Belastungen zu übertragen. Es ist außerdem erforderlich, die 3chubumkehrvorrichtung in der Weise auszubilden, daß sie vollständig geöffnet werden kann, um das Kerntriebwerk zugänglich zu machen. So können Öffnungsfenster vorgesehen werden, oder die Schubumkehrvorrichtung und der zugeordnete Gebläsekanal können in zwei in Umfangsrichtung verlaufende Teile aufgespalten werden, die über eine Gelenkverbindung geöffnet werden "können. Beim Fehlen eines Lageraufbaus unmittelbar stromab der Schaufeln 37 könnte die Schubumkehrvorrichtung weiter stromauf angeordnet werden, wodurch ein überhängen der Gondelkonstruktion über die Vorderkante des Tragflügels des Flugzeugs vermindert werden kann, an dem das Triebwerk aufgehängt ist.

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Ss können zahlreiche Abwandlungen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere könnten aerodynamische Details von Jan und Kerntriebwerk geändert werden, beispielsweise derart, daß ein einziges
Kerntriebwerk benutzt wird, und in gleicher Veise könnte auch ein mehrstufiger Fan vorgesehen werden.

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Claims

Patentanwälte Di pi.-I MQ. Cu

Dipl.-lng. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 22. Oktober I98O

Unser Zeichen: 17 028 K/ETu

P at ent ansprüche

Triebwerksgondelaufbau mit einem Kerntriebwerk, das einen Einlaß und eine Düse aufweist, mit einem Fan, der vom Kerntriebwerk angetrieben wird und in einem Gebläsekanal läuft, der durch das Gebläsegehäuse definiert ist und von einem Gebläseeinlaß stromauf des Kerntriebwerkseinlasses nach einer Gebläsedüse stromab der Düse des Kerntriebwerks verläuft, und mit einer Mischvorrichtung, die eine Vermischung der Ströme von Kerntriebwerk und Gebläsekanal im Bereich zwischen der Kerntriebwerksdüse und Fandüse bewirkt, dadurch gekennzeichnet , daß am Rahmengehäuse aufbau (10) des Kerntriebwerks Traglager (40, 41) vorgesehen sind, um das Triebwerk an einem Pylon (39) aufzuhängen, und daß vordere und rückwärtige Stützträger (37 j 38) vom Gebläsegehäuse (34-) nach dem Rahmengehäuseaufbau (10) des Kerntriebwerks, benachbart zum Einlaß (11) bzw. der Düse (12) des Kerntriebwerks derart angeordnet sind, daß der Kerntriebwerksrahmen-Gehäuseaufbau (10), die Tragstreben (37» 38) und das Gebläsegehäuse (34-) zwischen den

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vorderen und hinteren Trägerstreben einen steifen Schleifenaufbau bildet, der den Triebwerksrahmen versteift und abstützt.
2. Triebwerksgondelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gebläsegehäuse (34·) zum großen Teil aus faserverstärktem Material besteht.
3· Triebwerksgondelaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das faserverstärkte Material aus Kohlenstoffasern besteht, die in einem Epoxydharzmaterial aufgewickelt sind.
4. Triebwerksgondelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet , daß die Traglager (40, 4-1) benachbart zu den Tragstreben (37» 38) angeordnet sind.
5« Triebwerksgondel aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Traglager (40, 41) das Kerntriebwerk über Lagerrahmen (14, 17) des Kerntriebwerks abstützen.
6. Triebwerksgondelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß das Zubehör (48) für das Kerntriebwerk innerhalb des Kerntiiebwerksgehäuses (10) angeordnet ist.

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