DE3934268C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinen-Staustrahltrieb­ werk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In jüngster Zeit gewinnen kombinierte Turbinen-Staustrahl­ triebwerke wieder an Bedeutung, und zwar im Rahmen sogenann­ ter "Hyperschallflugkonzepte" mit äußerst hohem Einsatzspek­ trum vom Start bis zur hohen Überschallgeschwindigkeit in großen Flughöhen (bis etwa 30 km Höhe). Die Hyperschallflug­ konzepte schließen dabei unter anderem ein Weltraum-Flug­ geräte-Konzept ein (Projekt Sänger), welches auf ein Zwei- Stufen-Konzept, wie folgt, hinausläuft. Die erste Stufe soll von einem nur innerhalb der Atmosphäre operierenden Flug­ gerät durchgeführt werden, während die zweite Stufe auf einem "huckepackartig" vom genannten Fluggerät mitgenommenen Nutz­ lastfluggerät basiert, das zwecks Weltraummissionen im oberen Bereich der Atmosphäre im Wege eines geeigneten Raketenan­ triebssystems die ihm zugewiesene Flugbahn eigenständig fort­ setzen soll. Das für die erste Stufe zuständige Fluggerät ist demnach also rückkehrbar und wiederverwendbar und voll­ zieht Starts und Landungen wie ein herkömmliches Flugzeug.

Bei z. B. für ein derartiges Fluggerät einzusetzenden kombi­ nierten Turbinen-Staustrahl-Triebwerken soll im allgemeinen etwa bei Erreichung einer Fluggeschwindigkeit von etwa Mach 3 das Turbinenstrahltriebwerk kontinuierlich ab- und der be­ treffende Staustrahlantrieb kontinuierlich eingeschaltet werden, um allein mit letzterem gewünschte hohe Überschall- bzw. Hyperschallgeschwindigkeiten bis zu Mach 4, 5 oder gar darüber zu erreichen. Fluggeschwindigkeiten von etwa Mach 2 oder gar darüber können dabei im kombinierten Betrieb "Strahltriebwerk mit eingeschaltetem Nachbrenner" erreicht werden; der hierfür vorteilhaft dem Strahltriebwerksteil nach­ geschaltete und gegebenenfalls in der Kombination aus Ver­ dichter- bzw. Gebläseluft und Triebwerksabgas beaufschlagte Nachbrenner kann durch Zuschaltung weiterer Brennstoffein­ spritzmittel nebst Flammstabilisatoren das Antriebssystem für den Staustrahlbetrieb ausbilden unter entsprechend bemessener ausschließlicher Umgebungsluftversorgung bei abgeschaltetem Turbinenstrahltriebwerksteil. Bei entsprechend angepaßter Einlauf- und Schubdüsengeometrie soll beim betreffenden Triebwerk im Hyperschallbetrieb also das Turbobasistriebwerk abgeschaltet bzw. stillgesetzt sein, wobei der äußere Stau­ druckluftkanal dann mit der erforderlichen Staudruckluft beaufschlagt ist, die z. B. stromab des Turbobasistriebwerks­ endes der Zusatzbrennkammer für den Staustrahlbetrieb zuge­ führt werden kann.

Dabei kommt der oder den erforderlichen Absperreinrichtungen des Grundtriebwerkteils eine ganz besondere Bedeutung zu. In der Absperr- oder Verriegelungsstellung des Grundtriebwerks bei Staustrahlbetrieb soll das Grundtriebwerk so wenig wie möglich von den vergleichsweise hohen Temperaturen der Stau­ druckluft (etwa 1700°C) beeinträchtigt werden; dies gilt auch für die Absperreinrichtungen selbst, die dementsprechend robust und betriebssicher ausgeführt sein müssen, die zugleich aber auch gewährleisten müssen, daß z. B. im Unterschallbe­ trieb eine optimale aerodynamisch einwandfreie Ansaugluft­ zufuhr vom Triebwerkseinlauf aus zum Turbobasistriebwerk in entsprechend bemessenen Mengenanteilen möglich ist.

Zum fallweisen luftzufuhrseitigen Verschließen oder Freilegen des Turbobasistriebwerks wurde bereits die Verwendung in Triebwerksachsrichtung axial verstellbarer tropfenförmiger Zentralkörper, z. B. in der Kombination mit axial verstell­ baren Ringschiebern vorgesehen; letzteres mit dem Zweck, in Abstimmung auf die Verstellung durch den Zentralkörper fallweise die Zufuhr von Staudruckluft in den Staudruckluft­ kanal freizulegen oder zu verschließen. Ein derartiges Konzept verlangt eine vergleichsweise große bauliche Um­ fangsaufweitung der gesamten Triebwerksanlage, um die fall­ weisen notwendigen Luftzuströmflächen und -wege in den Staudruckluftkanal, insbesondere aber zum Verdichter des Basistriebwerks - hier also stromab des größten Durchmessers des Zentralkörpers u. a. im Hinblick auf verlangte Strömungs­ geschwindigkeiten und -machzahlen - zu gewährleisten. Genannte bauliche Umfangsaufweitung zieht den Nachteil eines erhöhten aerodynamischen Stirnflächenwiderstands und Bau­ teilgewichts nach sich; letzteres ist u. a. auch in der Zentral­ körperausbildung selbst begründet. Ein derartiger Zentral­ körper - sei es ob er axial verschiebbar oder stationär angeordnet sein sollte - ist ein stets vorhandener, mit aerodynamischen Verlusten behafteter Störkörper, insbe­ sondere, wenn es um die Freigabestellung der Ansaugluft­ zufuhr in den Verdichter des Turbobasistriebwerks geht.

Dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 liegt eine aus der DE-PS 38 11 614 bekannte "doppelstöckige" Triebwerksanlage zugrunde mit teilweise in den Rumpf einbezogenem Staustrahl-Triebwerk (Staudruck-Luftkanal nebst Brenner und darunter angeordnetem Turbobasistriebwerk. Dabei soll eine räumlich weit radial ausladende Triebwerksbauweise durch Teilintegration des heißen Teils (Staustrahltriebwerk) in den Rumpf zumindest teilweise kompensiert werden. Dabei ist der bekannte Fall von baulichen Vorgaben der Rumpfkontur abhängig (heckseitigen Einbauchung). Das vorgesehene Absperrsystem aus Klappen ist im bekannten Fall im unmittelbaren Zusammenwirken mit der klappenartig variablen Einlaufgeometrie des Gesamttriebwerks zu sehen; es sollen zugleich beim ausschließlichen Turbobetrieb Rumpfgrenzschicht und Einlaufgrenzschicht über einen stromaufwärtigen äußeren Kanal sowie über den Kanal des Staustrahltriebwerks heckseitig abgeblasen werden (Kühlzwecke, aerodynamische Optimierung der Heckkontur). Beim Staustrahlbetrieb soll im bekannten Fall der Ansaugtrakt des Turbobasistriebwerks von zwei gegenläufig verschwenkbaren Klappen im Sinne einer Schrägfläche abgesperrt werden, wobei eine entlang der freien Enden der Klappen unbehinderte gegenseitige Klappenbewegung vorausgesetzt wird; es werden hierzu keinerlei Aussagen vermittelt, in welcher Form diese Klappen hinsichtlich herrschender Gaskräfte sicher zu arretieren wären. Auch bezüglich der Dichtwirkung dürften dabei nicht unwesentliche Probleme aufgeworfen werden (freie Klappenenden mit Spalt dazwischen in Absperrlage.) Beim Staustrahlbetrieb soll im bekannten Fall dann, zusammen mit den beiden schon genannten, die Schrägfläche ausbildenden Absperrklappen im Lufttrakt, mit einlaufseitigen weiteren Klappen, wiederum als Funktion der betreffenden Einlaufgeometrie (engster Querschnitt), ein Zulauf in den radial äußeren Kanal des Staustrahltriebwerks ausgebildet werden. Beim Turbobetrieb sind die eine hintere und äußeren Klappen am Einlauf und die eine obere Absperrklappe am Ansaugtrakt für das Basistriebwerk im wesentlichen horizontal gegeneinander geklappt, um gleichzeitig die äußeren Kanäle für die Zu- und Abführung der Luftgrenzschicht miteinander zu verbinden; die vorn untere Absperrklappe am Ansaugtrakt des Turbobasistriebwerks ist beim reinen Turbobetrieb in eine Ausnehmung des Einlauftrakts strömungsgünstig eingeklappt. Mithin benötigt der bekannte Fall einen erheblichen Klappen- und Verstellmittelaufwand (Störanfälligkeitsgefahr), ohne einen verschließsicheren, stabilen und einwandfrei abdichtenden Absperrkörper, insbesondere in Stellung für den Staustrahlbetrieb, aufzuzeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Triebwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, welches bei verhältnismäßig geringem Aufwand an Klappen und Verstellmitteln und bei vergleichsweise geringer baulicher Triebwerksaufweitung (Durchmesser) eine aerodynamisch optimale Luftbeschickung des Staudruckluftkanals bei betriebssicher abgesperrtem Basistriebwerk oder des Basistriebwerks (Verdichter) bei betriebssicher abgesperrtem Staudruckluftkanal ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Vorteilhafterweise sind sämtliche Klappen (Staustrahlbetrieb) gleich­ zeitig Absperrmittel des Turbobasistriebwerks und gleichzeitig Freilegungs- und Führungsmittel für die Staudruckluft in den Ringkanal. Dabei wird bei alleinigem Betrieb des Turbobasistriebwerks und dabei in die Durchbrüche eingefahrenen Klappen ein in axialer Richtung durch keinerlei Einbauten behinderter freier Durchströmquerschnitt für die Ansaugluft im Lufttrakt ausgebildet. Mit bereits nur zwei quadratischen oder rechteckigen Klappen kann eine dachförmige Absperrung des Lufttrakts im Staustrahlbetrieb ausgebildet werden, indem die äußeren freien Enden der Klappen symmetrisch und quer zur stromauf verlängerten Triebwerksachse gegenüber der Staudruckluftströmung zugespitzt zusammengefaltet sind; so kann das Basistriebwerk bei Staustrahlbetrieb abgesperrt und dabei die Staudruckluftströmung zu gleichen Teilen in Richtung auf die sich dabei einander gegenüberliegenden zwei Durchbrüchen geführt werden, die mit dem Eintrittsende des Kanals in Verbindung stehen. Mit ihren seitlichen äußeren Rändern müßten ferner die beiden Klappen entlang geradliniger Wandflächen der viereckigen Ummantelung abdichtend beweglich verfahrbar angeordnet sein.

Mit z. B. flächengleichen, dreieckförmigen Klappen kann ein symmetrisch spitz gegen die Staudruckluft-Strömung zusammengefalteter, in sich stabiler und dichter Absperrkörper des Turbobasistriebwerks im Staustrahlbetrieb ausgebildet werden; so kann die Staudruckluft noch gleichförmiger über dem Umfang verteilt dem Eintrittsende des ringförmigen Kanals zugeführt werden.

In Kombination mit der Anordnung der Klappen und Durchbrüche ergibt sich lediglich eine mehreckige bzw. quadratische oder rechteckige Triebwerksaufteilung zwischen dem Verdichtereintritt in das Basistriebwerk und den stromaufwärtig auslaufenden Enden der gehäuse­ artigen Ummantelung des Basistriebwerks und der äußeren Umwandung des Kanals unter Einschluß dessen Eintrittsendes. Vorzugsweise sollten die Durchbrüche und Klappen an in axialer und Umfangsrichtung geradflächigen Abschnitten der Ummantelung angeordnet sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 11.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert; es zeigt:

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt eines Turbinen-Staustrahltriebwerks mit beim Staustrahlbetrieb in Absperrstellung des Lufttrakts gegenüber dem Turbobasistriebwerk zusammengefalteten Klappen unter gleichzeitiger Freilegung von Durchbrüchen zwecks Führung der Staudruckluft in das Eintrittsende des ringförmigen Kanals des Staustrahl-Triebwerks,

Fig. 2 ein perspektivisch dargestellter stromaufwärtiger Triebwerksabschnitt unter Veranschaulichung einer vom stirnseitigen frontalen und kreisförmigen Turbobasistriebwerks (Verdichtereintritt) aus in stromaufwärtiger Richtung auf einen recht­ eckigen bzw. quadratischen Querschnitt erweiterten Wandgeometrie der den Lufttrakt ausbildenden Ummantelung des Turbobasistriebwerks einschließlich in dieser enthaltenen vier gleichförmig dreieckigen Durchbrüchen,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß B-B der Fig. 1 und

Fig. 4 einen die Verstellkinematik einer Klappe aus Fig. 1 vergrößert und deutlicher veranschaulichender Triebwerksausschnitt.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Turbinen-Staustrahltriebwerk beinhaltet ein achszentral angeordnetes Turbobasistriebwerk, das - von links nach rechts gesehen - aus einem mehrstufigen Axialverdichter 1, einer Ringbrennkammer 2 und einer dieser nachgeschalteten einstufigen Antriebsturbine 3 des Axialverdichters 1 besteht; insoweit handelt es sich um einen "normalen" einkreisigen "Gasgenerator". Dabei ist die Radscheibe 4 der Antriebsturbine 3 wellenseitig drehfest mit dem trommelartigen Rotor 5 des Axialverdichters 1 gekoppelt. Der Eintrittsebene in den Axialverdichter 1 sind Stützschaufeln 6 vorgeschaltet, die zwischen einem stationären Eintrittskonus 7 und einer gehäuseartigen Ummantelung 8 des Turbobasistriebwerks angeordnet sind. Die Ummantelung 8 bildet in stromaufwärtiger axialer Verlängerung - vom Verdichtereintritt ausgehend - einen Luftschacht 9 aus, der frontal mit einem nicht weiter dargestellten variablen Lufteinlauf für das Gesamttriebwerk in Verbindung steht. Zwischen einer äußeren Kanalumwandung 10 und der gehäuseartigen Ummantelung 8 des Turbobasistriebwerks ist ein ringförmiger Kanal 11 ausgebildet, mit dem beim Staustahlbetrieb - und dabei abgeschaltetem Turbobasistriebwerk - vom Lufteinlauf aus - Staudruck einer Brennkammer des Staustrahltriebwerks zugeführt wird. Das Eintrittsende 11′ des ringförmigen Kanals 11 ist stromaufwärtig axial vor dem Verdichtereintritt des Turbobasistriebwerks angeordnet. An das stromabwärtige Ende des Turbobasistriebwerks und des ringförmigen Kanals 11 schließt sich ein in der Zeichnung nicht weiter dargestellter Strahlrohrtrakt an, in dem z. B. eine kombinierte Verbrennungseinrichtung für den Überschallflugbetrieb (Nachbrenner) und den Hyperschallflug- und Staustrahlbetrieb (Zusatzbrenner) angeordnet sein kann sowie mit am Ende des Strahlrohrtrakts angeordneter Verstellschubdüse mit variabel anpaßbarer Düsengeometrie an diverse Flugmissionen vom Bodenstartfall bis zum Betrieb in extrem großer Flughöhe (Hyperschallflugbetrieb). Beim Staustrahlbetrieb wäre das dabei stillgesetzte Turbobasistriebwerk auch heißgasaustrittsseitig, stromab der Turbine 3, gegenüber der im Kanal 11 enthaltenen Staudruckluftströmung abzusperren (Schieberkonfiguration S).

in der genannten stromaufwärtigen axialen Verlängerung ist die Ummantelung 8, und damit der Lufttrakt 9, von einem kreisförmigen auf einen, im vorliegenden Beispiel viereckigen bzw. quadratischen Querschnitt (s.h. auch Fig. 2) erweitert. Die Absperrmittel zum fallweisen luftseitigen Absperren des Turbobasistriebwerks oder des Staustrahltriebwerks sind im vorliegenden Beispiel vier flächengleiche dreieckförmige Klappen, von denen (Fig. 1 mit Fig. 2) jeweils eine obere und eine untere mit 12 bzw. 13 und zwei zusätzliche seitlich äußere Klappen (Fig. 2) mit 14 bzw. 15 bezeichnet sind; auf die flächengleichen dreieckförmigen Klappen abgestimmt dimensionierte Durchbrüche 16, 17, 18, 19 sind gut aus Fig. 2 erkennbar. Diese Klappen sind um quer zur Triebwerksachse A angeordnete Drehachsen, z. B. 20 bzw. 21 (Klappen 13, 12 - Fig. 3) mit ihren einen Flächenenden an den Durchbrüchen, z. B. 16, 17 verschwenkbar angeordnet, und zwar dies so, daß sie in gemäß Fig. 1 z. B. in die Durchbrüche 14, 15 eingefahrener Verriegelungsstellung den Kanal 11 am Eintrittsende 11′ absperren; auf diese Weise wird beim ausschließlichen Turbobasistriebwerksbetrieb eine vollkommen störungsfreie Gesamtdurchströmung des Lufttrakts 9 mit Ansaugluft (Pfeil F) in Richtung auf den Eintritt des Axialverdichters 1 erreicht. Ferner sind die vier Klappen 12, 13, 14, 15 (Fig. 1 und 2) so an den stromabwärtigen Enden der Durchbrüche 16, 17, 18, 19 verschwenkbar angeordnet, daß sie in der strichpunktiert angegebenen Absperrstellung des Turbobasistriebwerks, unter gleichzeitiger Freigabe der Durchbrüche 16 bis 19 (Fig. 2), einen symmetrisch spitz gegenüber der zugeführten Stauluftströmung St (Fig. 1) zusammengefaltete, pyramidenförmige Absperrung des Lufttrakts ausbilden. Dabei liegt also die von allen vier äußeren Klappenenden ausgebildete "Spitze" der pyramidenförmigen Absperrung auf der Triebwerksachse A und ist gegen die Stauluftströmung St gerichtet. Der dabei mithin von sämtlichen vier Klappen ausgebildete pyramidenförmige Absperrkörper stellt dabei einen Strömungsteiler für die Staudruckluft St dar, indem diese zu gleichen Teilen (z. B. Pfeile T₁, T₂ - Fig. 1) in Richtung auf die Durchbrüche, z. B. 17, 16 (Fig. 2), aufgespalten wird.

Gemäß den in Fig. 3 strichpunktiert angegebenen Umrißlinien aus den sich tangierenden schrägen Flächenenden der dreieckigen Klappen 12, 13, 14, 15 werden die letzteren vom hohen Druck der Staudruckluft dicht aneinandergepreßt. Dabei können die seitlich einander benachbarten Flächenendkanten der Klappen derart schräg geschliffen sein, daß sie im zusammengefalteten Zustand ("Pyramide") satt und dicht aufeinander zu liegen kommen. In diesem Zusammenhang wäre auch eine gegenflächenseitige Überlappungsstruktur zwischen benachbarten Flächenendkanten vorstellbar.

Wie ferner schematisch aus Fig. 3 ersichtlich ist, können die Klappen 12 bis 15 scharnierartig an geraden stromabwärtigen Endflächen der Durchbrüche schwenkbar angeordnet sein; in Zuordnung beispielsweise zur Klappe 13 weist also die betreffende Endfläche 21′ axial vorspringende nasenartige Vorsprünge 22 auf, die in zugeordnete Ausnehmungen aus korrespondierenden Gegenflächenende der Klappe unter Verwendung einer drehzapfenartigen Schwenklagerung eingreifen können. Hierzu sind in Querrichtung verlaufende Drehachsen der Klappen, z. B. 12, 13, mit 21 bzw. 22 bezeichnet.

Es können drei oder eine Mehrzahl von gleichen dreieckförmigen Klappen, in Zuordnung zu flächenmäßig angepaßten Durchbrüchen in der Um­ mantelung - die dabei entsprechend mehreckig zu erweitern wäre - vorgesehen sein, um eine gegenüber der Staudruckluftströmung symmetrisch zugespitzt zusammengefaltete pyramidenförmige Absperrung des Lufttrakts auszubilden. Eine derartige pyramidenförmige Klappenabsperrung wäre auch bei einer Konfiguration vorstellbar, die eine in stromaufwärtiger Richtung rechteckige Querschnittserweiterung der Ummantelung, und damit des Lufttrakts vorsieht, worin dann die Absperrmittel vier dreieckförmige Klappen gleicher Baulänge sind, von den erste, sich einander gegenüberliegende Klappen jeweils gleichflächig, aber mit jedoch größeren Flächeninhalten ausgestattet sind, als zweite sich einander gegenüberliegende, jeweils gleichflächige Klappen.

Eine symmetrisch spitz gegenüber der zugeführten Stauluftströmung St zusammengefaltete Absperrung des Turbobasistriebwerks im Lufttrakt 9 wäre auch realisierbar, wenn man sich also vorstellt, daß es sich z. B. im Falle der Fig. 1 um zwei Klappen 12, 13 mit rechteckförmigem Querschnitt handelt, die bei Freigabe betreffender, hier nun rechteckförmiger Durchbrüche in der Ummantelung 8 eine Absperrung bzw. einen Absperrkörper ausbilden, der auch als "dachförmig" bezeichnet werden könnte; dies, indem also die äußeren geraden freien Enden der beiden Klappen 12, 13 symmetrisch und quer zur Triebwerksachse A, gegenüber der Staudruckluftströmung St zugespitzt zusammengefaltet sind; beim Verschwenken wären dabei die beiden Klappen 12, 13 mit ihren seitlich äußeren Endflächen entlang gerader Wandteile der Ummantelung 8 beweglich entlangzuführen.

Insbesondere aus Fig. 3 ist deutlich erkennbar, daß nicht nur die Ummantelung 8, und damit der Lufttrakt 9, von einem in bezug auf das Turbobasistriebwerk (Anschlußebene E - Fig. 1) zunächst kreisförmigen Querschnitt stromaufwärtig auf einen hier viereckigen bzw. quadratischen Querschnitt erweitert ist, sondern daß dies sinngemäß auch bei der zugeordneten äußeren Umwandung 10 des Kanals 11 der Fall ist.

In konstruktiv detaillierterer Ausbildung kann gemäß Fig. 1 und 2 der in stromaufwärtiger Richtung hier viereckig bzw. quadratisch erweiterte Teil 23 der Ummantelung 8, die den Lufttrakt 9 ausbildet, Bestandteil eines in der flanschseitigen Anschlußebene E (Fig. 1) frontal an das Turbobasistriebwerk angeschlossenen, das Eintrittsende 11′ des Kanals 11 enthaltenden Doppelgehäuses G sein. Dabei enthält das Doppelgehäuse G einen die äußere Umwandung 10 (von E aus nach vorn gesehen) stromaufwärtig fortsetzenden Teil 24, der zunächst in Anpassung an den Teil 23 der Ummantelung 8 räumlich geometrisch erweitert ist und der sich aus einer die jeweilige Schwenklagerung der Klappen, z. B. 12, 13, enthaltenden Ebene aus stromaufwärtig in Richtung auf den Gehäuseeintritt des Lufttrakts 9 abschnittsweise gleichförmig verjüngt. Auf diese Weise wird u. a. ein zwischen Turbobasistriebwerk und Lufteinlauf des Gesamttriebwerks herauslösbarer, die Absperrmittel enthaltender Triebwerksmodul geschaffen.

Gemäß Fig. 4 kann jede Klappe, z. B. 13, über einen eigenen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Verstellzylinder 25 sowie Zug-Druckglieder 26 und an diese sowie auch an die Klappe 13 beweglich angreifende Gelenkhebel 27 verschwenkt werden; eine synchrone Betätigung sämtlicher Verstellzylinder ist dabei Voraussetzung; genannte Gelenkhebel 27 können an den inneren Enden, an die die Zug- und Druckglieder 26 einseitig angreifen, mittels Rollen 28 in Kulissenbahnen 29 verdrehbar und in Längsrichtung verfahrbar sein. Zweckmäßig wäre eine außerhalb der Stauluftströmung liegende Anordnung des Verstellsystems (Hebel, Verstellzylinder) vorsehbar.

Beim angegebenen Triebwerk wird die Herstellung und Verwendung von in axialer und in Umfangsrichtung geradwandigen Klappen ermöglicht; diese können somit verhältnismäßig einfach an den im Betrieb von heißer Staudruckluft bespülten Seiten mit einer temperaturbeständigen Keramikschicht versehen werden.

Claims (11)

1. Turbinen-Staustrahltriebwerk für Hyperschall-Fluggeräte, mit einem für die Zufuhr von Staudruckluft zu einer Brennkammer für den Staustrahlbetrieb vorgesehenen Kanal (11), der zwischen einer äußeren Umwandung (10) und einer gehäuseartigen Ummantelung (8) eines Turbobasistriebwerks ausgebildet ist, die in stromaufwärtiger axialer Verlängerung, zwischen dem Verdichtereintritt des Basistriebwerks und einem variablen Lufteinlauf, einen von einem kreisförmigen auf einen mehreckigen Querschnitt erweiterten Lufttrakt (9) ausbildet, an den sich der Kanal (11) mit seinem stromaufwärtigen Eintrittsende (11′) anschließt, und mit am Lufttrakt (9) schwenkbar angeordneten Klappen (12, 13, 14, 15), die in den Lufttrakt (9) im Staustrahlbetrieb gegenüber dem Basistriebwerk absperren und dabei die Zufuhr von Staudruckluft in den Kanal (11) freigeben oder im Turbobetrieb den Kanal (11) absperren und dabei den Lufttrakt (9) für die Zufuhr von Ansaugluft freilegen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kanal (11) ein sich über den gesamten Umfang des Triebwerks erstreckender Ringkanal ist,
• - der Kanal (11) an seinem Eintrittsende (11′) über Durchbrüche (16, 17, 18, 19) in der Ummantelung (8) mit dem Lufttrakt (9) in Verbindung steht;
• - die Klappen (12, 13, 14, 15) an den stromabwärtigen Enden der Durchbrüche (16, 17, 18, 19) derart schwenkbar angeordnet sind, daß sie im Staustrahlbetrieb unter gänzlicher Freigabe der Durchbrüche (16, 17, 18, 19) eine symmetrisch spitz gegenüber der zugeführten Stauluftströmung (St) zusammengefaltete Absperrung des Turbobasistriebwerks im Lufttrakt (9) ausbilden.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (8), und damit der Lufttrakt (9) in stromaufwärtiger axialer Verlängerung, zwischen dem Verdichtereintritt des Basistriebwerks und dem variablen Lufteinlauf von einem kreisförmigen auf einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt erweitert ist.

3. Triebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (12; 13) jeweils am stromabwärtigen Ende des betreffenden Durchbruches (16; 17) um eine in Querrichtung verlaufende Drehachse (20; 21) verschwenkbar angeordnet und für die Absperrstellung des Kanals (11) im Turbobetrieb unter aerodynamisch flächenbündiger Verriegelung in die Durchbrüche (16, 17) eingefahren sind, die geometrisch auf die Klappen abgestimmt dimensioniert sind.

4. Triebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rechteckige oder quadratische Klappen vorgesehen sind, die bei Verschwenkung mit seitlich äußeren Endflächen entlang gerader Wandteile der Ummantelung beweglich geführt sind und die im Staustrahlbetrieb die Absperrung des Lufttrakts dachförmig ausbilden, indem die äußeren freien Enden symmetrisch und quer zur Triebwerksachse gegenüber der Stauluftströmung zugespitzt zusammengefaltet sind.

5. Triebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Klappe (13) scharnierartig an einer korrespondierenden geraden Endfläche (21) des betreffenden Durchbruchs (17) schwenkbar angeordnet ist.

6. Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei flächengleiche dreieckförmige Klappen vorgesehen sind, die im Staustrahlbetrieb eine gegenüber der Stauluftströmung symmetrisch zugespitzt zusammengefaltete pyramidenförmige Absperrung des Basistriebwerks im Lufttrakt ausbilden.

7. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung, und damit der Lufttrakt in stromaufwärtiger Richtung auf einen rechteckigen Querschnitt erweitert ist und die Absperrmittel vier dreieckförmige Klappen gleicher Baulänge sind, von denen erste sich einander gegenüberliegende Klappen jeweils flächengleich und mit jedoch größeren Flächeninhalten ausgestattet sind als zweite sich einander gegenüberliegende jeweils gleichflächige Klappen, wobei sämtliche Klappen in einer bei Staustrahlbetrieb die Durchbrüche freilegenden Endstellung eine gegenüber der Stauluftströmung zugespitzt zusammengefaltete pyramidenförmige Absperrung des Basistriebwerks im Lufttrakt ausbilden.

8. Triebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein in stromaufwärtiger Richtung mehreckig erweiterter Teil (23) der Ummantelung (8) des Lufttrakts (9) Bestandteil eines in einer Anschlußebene (E) frontal an das Turbobasistriebwerk angeschlossen, das Eintrittsende (11′) des Kanals (11) einschließenden Doppelgehäuses (G) ist.

9. Triebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Doppelgehäuse (G) ein die äußere Umwandung (10) des Kanals (11) von der Anschlußebene (E) aus stromaufwärtig fortsetzender Teil (24) in Anpassung an den Teil (23) der Ummantelung (8) räumlich geometrisch erweitert ist und sich aus einer die jeweilige Schwenklagerung der Klappen (12, 13) enthaltenden Querebene stromaufwärtig in Richtung auf den Gehäuseeintritt des Lufttrakts (9) abschnittsweise gleichförmig verjüngt.

10. Triebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klappe (13) über einen eigenen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Verstellzylinder (25) sowie Zug-Druckglieder (26) und sowohl an diese als auch an die Klappe (13) beweglich angreifende Gelenkhebel (27) verschwenkbar ist.

11. Triebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkhebel (27) an den inneren Enden mittels Rollen (28) in Kulissenbahnen (29) verdrehbar und in Längsrichtung verfahrbar angeordnet sind.