DE4004416C2 - Turbo-Staustrahltriebwerk mit Absperreinrichtung für variablen Umschaltbetrieb - Google Patents
Turbo-Staustrahltriebwerk mit Absperreinrichtung für variablen UmschaltbetriebInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinen-Staustrahl
triebwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In jüngster Zeit gewinnen kombinierte Turbinen-Staustrahl
triebwerke wieder an Bedeutung, und zwar im Rahmen sogenannter
"Hyperschallflugkonzepte" mit äußerst hohem Einsatzspektrum
vom Start bis zur hohen Überschallgeschwindigkeit in großen
Flughöhen (bis etwa 30 km Höhe). Die Hyperschallflugkonzepte
schließen dabei unter anderem ein Weltraum-Fluggeräte-Konzept
ein (Projekt Sänger), welches auf ein Zwei-Stufen-Konzept, wie
folgt, hinausläuft. Die erste Stufe soll von einem nur inner
halb der Atmosphäre operierenden Fluggerät durchgeführt werden,
während die zweite Stufe auf einem "huckepackartig" vom genann
ten Fluggerät mitgenommenen Nutzlastfluggerät basiert, das
zwecks Weltraummissionen im oberen Bereich der Atmosphäre
mittels eines geeigneten Raketenantriebssystems die ihm zugewie
sene Flugbahn eigenständig fortsetzen soll. Das für die erste
Stufe zuständige Fluggerät ist demnach also rückkehrbar und
weiterverwendbar und vollzieht Starts und Landungen wie ein
herkömmliches Flugzeug.
Bei z. B. für ein derartiges Fluggerät einzusetzenden kombi
nierten Turbo-Staustrahltriebwerken soll im allgemeinen
etwa bei Erreichung einer Fluggeschwindigkeit von Mach 3
das Turbobasistriebwerk kontinuierlich ab- und der betreffen
de Staustrahlantrieb kontinuierlich eingeschaltet werden, um
allein mit letzterem gewünschte hohe Überschall- bzw. Hyper
schallgeschwindigkeiten 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 Turbobasistriebwerk nachgeschaltete und ge
gebenenfalls in der Kombination aus Verdichter- bzw. Gebläse
luft und Triebwerksabgas beaufschlagte Nachbrenner kann durch
Zuschaltung weiterer Brennstoffeinspritzmittel nebst Flamm
stabilisatoren das Antriebssystem für den Staustrahlbetrieb
ausbilden unter entsprechend bemessener ausschließlicher
Umgebungsluftversorgung bei abgeschaltetem Turbobasistriebwerk.
Bei entsprechend angepaßter Einlauf- und Schubdüsengeometrie
soll beim betreffenden Triebwerk im Hyperschallbetrieb also
das Turbobasistriebwerk abgeschaltet bzw. stillgesetzt sein,
wobei der äußere Staudruckluftkanal dann mit der erforder
lichen Staudruckluft beaufschlagt ist, die z. B. stromab des
Turbobasistriebwerksendes der Zusatzbrennkammer für den Stau
strahlbetrieb zugeführt werden kann.
Dabei kommt erforderlichen Absperreinrichtungen des Turbobasis
triebwerks (Staustrahlbetrieb) wie auch des Staudruckluftkanals
(Turbobasistriebwerksbetrieb) eine ganz besondere Bedeutung zu.
In der Absperr- oder Verriegelungsstellung des Basistriebwerks
bei Staustrahlbetrieb soll das Basistriebwerk so wenig wie
möglich von den vergleichsweise hohen Temperaturen der Stau
druckluft (etwa 1700°C und darüber) beeinträchtigt werden;
dies gilt zunächst für die Absperreinrichtungen selbst, wie
aber auch in besonderem Maße für die zur Betätigung der Ab
sperreinrichtungen erforderlichen Antriebs- und Verstellmittel
systeme; letztere sollten wiederum möglichst keine aerodynami
schen Störungen der vom Basistriebwerksverdichter angesaugten
Umgebungsluft hervorrufen.
Ferner muß es gewährleistet sein, daß fallweise, z. B. im Unter
schallflugbetrieb, oder im Hyperschallflugbetrieb, eine opti
male, aerodynamisch einwandfreie Luftzufuhr vom Triebwerksein
lauf aus in das Turbobasistriebwerk - oder anderen Fall
(Staudruckluftzufuhr) in den Staudruckluftkanal - in entspre
chend erforderlichen Mengenanteilen möglich ist.
Neben der zuvor umrissenen Problematik kommt der Beherrschung
einwandfreier Transitionsphasen von der einen Betriebsart
(Turbobasistriebwerksbetrieb) auf die andere (Staustrahlbetrieb)
- oder umgekehrt, eine ganz besondere Bedeutung zu; mit anderen
Worten ist es erforderlich, keine "sprunghaften", sondern konti
nuierlich stetige Umschaltphasen zu ermöglichen, um das Gesamt
triebwerk über alle Betriebsbedingungen hinweg aero-thermo
dynamisch effektiv und wirtschaftlich arbeiten zu lassen. Mit
hin ist es erforderlich, z. B. bei einer Umschaltphase vom Tur
bobasistriebwerksbetrieb auf den Staustrahlbetrieb eine hin
reichend große Ansaugluftmenge zum Auslaufenlassen des Turbo
basistriebwerks noch zur Verfügung zu haben, während anderer
seits schon zu Beginn der Staustrahlbetriebsart eine vergleichs
weise große Staudruckluftmenge in den Staudruckluftkanal zu för
dern wäre. Im umgekehrten Fall ("Staustrahlbetrieb auf Turbo
basistriebwerksbetrieb" - gegebenenfalls mit Nachverbrennung)
muß ein abruptes Verlöschen der Staustrahlbrennkammer zunächst
verhindert werden, obwohl schon andererseits eine ausreichende
Ansaugluftversorgung bei Einschaltung des Basistriebwerks zur
Verfügung stehen muß.
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 vorgeschlagen; letzteres zu dem Zweck, in
Abstimmung auf die Verstellung durch den Zentralkörper fall
weise die Zufuhr von Staudruckluft in den Staudruckluftkanal
freizulegen oder zu verschließen. Ein derartiges Konzept
verlangt eine vergleichsweise große Baulänge nebst großer bau
licher Umfangsaufweitung der gesamten Triebwerksanlage, im
fallweisen Versuch, die 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 Strömungsge
schwindigkeiten und - Machzahlen - gewährleisten zu wollen.
Genannte bauliche Umfangsaufweitung zieht den Nachteil eines
erhöhten aerodynamischen Stirnflächenwiderstands und Bauteil
gewichts nach sich; letzteres ist u. a. auch in der Zentralkör
perausbildung selbst begründet. Ein derartiger Zentralkörper
- sei es, daß er axial verschiebbar oder stationär angeordnet
sein sollte - ist ein stets vorhandener, mit aerodynamischen
Verlusten behafteter Störkörper, insbesondere, wenn es um
die Freigabestellung der Ansaugluftzufuhr in den Verdichter
des Turbobasistriebwerks geht.
Ein aus der US-PS 2 955 414 entnehmbares Turbo-Staustrahl-Triebwerk
der eingangs genannten bekannten Art (Oberbegriff des Patentanspruchs
1) ist auf das Vorhandensein eines in Richtung der Strömung divergent/konvergenten
Zentralkörpers angewiesen; dabei liegt ein axial
verstellbarer, in Richtung der Strömung divergent/konvergent geformter,
verhältnismäßig langer Ringschieber vor; in Stellung
"Staustrahlbetrieb" ist der Schieber in den Ringkanal sowie stromaufwärtig
über einen Teil des Mantels des Turbobasistriebwerks hinweg so
eingefahren, daß er einen konvergent/divergenten Kompressionseinlaß
ausbildet; in dieser Stellung sperrt der Ringschieber mit seinem frontalen
Ende den ringförmigen Luftzutritt in das Turbobasistriebwerk
ab, indem das frontale Ende etwa auf dem größten Durchmesser des Zentralkörpers
aufsitzt. In Stellung "Turbobetrieb" ist der Ringschieber
mit seinem größten Durchmesser gegen das stromaufwärtige Eintrittsende
des Außenmantels des Ringkanals verfahren sowie mit seinem
- in Richtung der Strömung - divergenten Teil über den Zentralkörper
hinweg axial ausgefahren, wobei, unter Absperrung des Ringkanals, eine
ringförmige Zuströmung von Ansaugluft in das Turbobasistriebwerk ausgebildet
wird. In Verbindung mit der Ausbildung des Umschaltorgans
führt ein derartiger triebwerksfrontaler Zentralkörper, im Hinblick auf
tatsächliche Betriebsanförderung, zu einem verhältnismäßig großen
Triebwerks-Durchmesser in Verbindung mit der zu Bekanntem schon erwähnten
aerodynamisch behinderten axialen Führung von Ansaugluft in
das Turbobasistriebwerk.
Im Hinblick auf die eingangs erwähnten und zu beherrschenden hohen
Temperaturen der Staudruckluft dürften Kühlmittelbedarf und Kühlaufwand
dieses langen Ringschiebers verhältnismäßig groß zu veranschlagen
sein. Nur mit einem verhältnismäßig hohen und mechanisch aufwendigen
Bauaufwand dürften die axiale Verstellung und die jeweils örtliche
Abdichtung zuverlässig beherrschbar sein.
Der nachstehend behandelte Stand der Technik offenbart kein kombiniertes
Turbo-Staustrahltriebwerk von dem die Erfindung (Gattung des
Anspruchs 1) ausgeht und welches hinsichtlich möglichen Unterschall,
insbesondere Hyperschall-Flugbetriebes, variabel umsteuerbar wäre.
Die GB 21 45 160 behandelt ein sogenanntes "Wandeltriebwerk" mit variabler
Geometrie (Serien- oder Parallelstrombetrieb), bei dem einem
stromab in der Triebswerkszelle angeordneten, axial durchströmten Turbotriebwerk
aus Hauptverdichter, Brennkammer und Turbine mit Nachbrenner
ein mitgetriebener Vorverdichter axial vorgeschaltet sein
soll; dabei soll ferner eine kombinierte Umschaltvorrichtung aus Klapppen
und Schieber vorgesehen sein, die in einer ersten Endstellung gemeinsam
eine zylindrische Absperrung einer seitlichen Schubdüse mit
Zusatzbrenner für Senkrechtschub bzw. seitlich in die Gondel einmündender
Luftzuströmkanäle ausbilden. In einer zweiten Betriebsstellung
soll der Schieber die Luftzuströmkanäle öffnen, wobei die mit axialem
Abstand zum Schieber in eine Querlage verschwenkten Klappen stromaufwärtige
Führungswände für die aus der Umgebung über die Öffnungen dem
Verdichter zuzuführende Ansaugluft sowie eine Trennwand im Kanal
zwischen Vor- und Hauptverdichter ausbilden, so daß der Vorverdichter
ausschließlich die dabei freigelegte seitliche Schubdüse beaufschlagt.
Die US-PS 4 085 583 offenbart ein Gebläse-Gasturbinentriebwerk mit
variablem Arbeitszyklus, insbesondere in Anpassung des Nebenstromverhältnisses
an jeweilige Fluggeschwindigkeiten und Umgebungszustände
(u. a. Flughöhe). Im bekannten Fall liegt kein Staustrahlantrieb vor;
eine zuschaltbare Zusatzbrennkammer ist Bestandteil eines Turbokreises
vor der betreffenden Turbine. Ein Brenner ist stromab der
Turbine (zuschaltbarer Turbokreis) bzw. stromab der Hochdruckturbine
des Grundtriebwerks angeordnet bzw. einem von Gebläsen beaufschlagbaren
mittleren Triebwerkskreis nachgeschaltet. Ein mit
Luft-Anteilen aus dem Frontgebläse speisbarer radial äußerster Triebwerks-Kanal
ist beim Überschallflugbetrieb (extrem niedriges Nebenstromverhältnis)
mittels Klappen absperrbar. Mit einer im bekannten
Fall möglichen Umführung des Heißgases aus der Turbine des Grundtriebwerks,
über die nachgeordnete Turbine des anderen Triebwerkskreises
hinweg, bzw. aus einem mittleren Triebwerk-Kreis in eine Zusatzbrennkammer,
hat die vorliegende Erfindung nichts zu tun.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Turbo-Staustrahltriebwerk
nach der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Absperreinrichtung
für die Umschaltung auf die unterschiedlichen Betriebsarten
(Turbo-/ bzw. Staustrahlbetrieb) bei vergleichsweise geringem
Absperr-, Verstell- und Betätigungsmittelaufwand einen verhältnismäßig
geringen Triebwerksdurchmesser und -stirnflächenwiderstand verursacht
und auch in den Übergangsphasen zwischen beiden Betriebsarten eine
jeweils prozeßoptimale Ansaug- und oder Staudruckluftversorgung ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe ist gemäß Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs
1 erfindungsgemäß gelöst.
Auf diese Weise wird ein kombiniertes Turbinen-Staustrahltriebwerk mit
einer vergleichsweise kompakten Absperreinrichtung zur Umschaltung von
der einen Betriebsart, z. B. Turbotriebwerk, auf die andere, z. B. Staustrahlbetrieb,
geschaffen. Dabei ergeben sich vorteilhaft im Turbobetrieb,
keinerlei aerodynamische Störungen; in dieser Betriebsphase kann
wenigstens eine Klappe im wesentlichen horizontal sowie, aerodynamisch
flächenbündig, gegen eine Wand des ersten Kanals des quadratischen
Kanaltrakts verschwenkt sein, wobei sie einen örtlich zugeordneten
Abschnitt des Einlaßschlitzes in den äußeren Zulaufkanal absperrt;
übrige Abschnitte des Einlaßschlitzes werden dabei vom quadratischen
oder rechteckigen Schieber abgesperrt, der dabei mit einer Querwand
unterhalb der Klappe sitzt. Gegebenenfalls verwendete Lenker, die bei
Axialverstellung des Schiebers eine Verstellung der Klappe bewirken,
befinden sich z. B. seitlich innen am Schieber so, daß sie praktisch
nicht störend im Ansaugluftstrom für den Verdichter des Turbobasistriebwerks
liegen. In für den Staustrahlbetrieb maßgeblicher
Absperrstellung des Turbobasistriebwerks unter Freigabe der betreffenden
Abschnitte des Einlaßschlitzes ist der Schieber in das
stromaufwärtige Ende des zweiten Kanals des Kanaltrakts einfahrbar,
wobei der Schieber, und damit das Turbobasistriebwerk, deckelartig
verschließbar sind. Der mit dem auch als "überwurfhülsenartig" zu
bezeichnenden, erweiterte Mantelteil des ersten Kanals und der Umwandung
des zweiten Kanals ausgebildete Zulaufkanal in den äußeren
Ringkanal stellt am Einlaßschlitz eine verhältnismäßig große Zuströmfläche
in den Zulaufkanal bereit, der mithin allseitig frei
durchströmbar freilegbar ist; dies insbesondere in Kombination ist
einer quer und schräg zur verlängerten Triebwerksachse verlaufenden
Verschlußlage der Klappe und dementsprechend schräg angepaßter Öffnungsposition
von Abschnitten des Einlaßschlitzes auf sich einander
gegenüberliegenden Kanalseiten. In der angegebenen Verschlußlage können
eventuell verwendete Lenker oder dergleichen für die Klappenbetätigung
hinter der Klappe angeordnet werden; sie sind also vor der
heißen Staudruckluftströmung gut geschützt. Eine hier z. B. einzige
Klappe kann glattflächig, gut dicht sitzend für die Absperrposition
ausgebildet werden und ohne nennenswerte Komplikationen gut kühlbar
sein, gegebenenfalls in Kombination mit einem gut wärmeisolierenden
keramischen und/oder durch Kohlefasern verstärkten Werkstoff für die
Klappe. Für die Klappenverstellung können eine triebwerkszentrale oder
z. B. zwei kanalwandseitig einander sich gegenüberliegend angeordnete,
an den Schieber verstellseitig angreifende Antriebseinrichtungen vorgesehen
sein, die insbesondere in der mehrfachen Anordnung, vorteilhaft
thermisch geschützt an der Umwandung des zweiten Kanals sowie im
im Zulauf so anzuordnen wären, so daß keine aerodynamische Behinderung
der Ansaugluftströmung für das Turbobasistriebwerks hervorgerufen
wird.
In Kombination mit der in Ausgestaltung vorgesehenen Lenkeranordnung
zwischen Schieber und mindestens einer Klappe kann der Gesamtzuströmquerschnitt
in den Zulaufkanal, z. B. beim Umschalten vom Turbobetrieb
in den Staustrahlbetrieb, stets schneller geöffnet werden als
das Turbobasistriebwerk von der Klappe dichtend am Schieber abgesperrt
wird. Mitverantwortlich dafür ist auch die relativ kurze
axiale Verstellbewegung des Schiebers, um die benötigte Zuströmfläche
für Staudruckluft in den Zulaufkanal, und damit in den Ringkanal freizulegen.
Mit anderen Worten ist z. B. bei Einschaltung des Staustrahlantriebs
rasch eine zusätzliche große Zuströmfläche in den Zulaufkanal
des Ringkanals verfügbar bei noch groß genug einhaltbarer Zuströmfläche
in das Turbobasistriebwerk, um ein kontinuierlich stetiges
Auslaufen des Turbobasistriebwerks zu ermöglichen. Durch entsprechende
mögliche Veränderung der Lenkerlängen und deren Anlenkpunktpositionen
sind verschiedene, betriebsgemäß erwünschte Variationen der jeweils
erforderlichen Zuströmflächenverhältnisse (Turbobetrieb/Staustrahlbetrieb)
während eines Umschaltvorganges möglich.
Die obigen vorteilhaften Kriterien und Merkmale gelten sinngemäß auch
für ein in Ausgestaltung mögliches Zwei-Klappen-Konzept, bei dem also
der betreffende quadratische oder rechteckige Schieber bei Abschaltung
des Turbobasistriebwerks von den zwei Klappen symmetrisch spitz gegenüber
der zugeführten Staudruckluft dicht verschließbar ist in Kombination
mit der Anordnung und Ausbildung der zugeordneten V-förmigen
Schlitzabschnitte.
Wesentliche Vorteile gegenüber dem "Ein-Klappen-Konzept" sind u. a. in
einer weiter reduzierten Baulänge des gesamten Absperr- und Um
schaltsystems sowie in der Tatsache zu sehen, daß eine flächenmäßig
symmetrische und besonders strömungsgünstige Aufteilung der in den
Zulaufkanal abfließenden Staudruckluft möglich ist; die beim
Zwei-Klappen-Konzept extrem kurze Baulänge des Absperr- und Umschaltsystems
führt ferner zu keinerlei baulichen Beeinträchtigungen
der verdichterseitigen Einlaufgeometrie des Turbobasistriebwerks.
Im Interesse geringer Umschaltkräfte kann ferner von in der Umschaltphase
annähernder Druckgleichheit im äußeren Ringkanal für die
Staudruckluft einerseits, sowie im stromaufwärtigen Teil (zweiter
Kanal) des Kanaltrakts nebst im sich daran anschließenden
Ansaugabschnitt andererseits, ausgegangen werden. Genannte einander
angenäherte Druckgleichheit kann auch beim Staustrahlbetrieb
herrschen, jedoch sollte vorteilhaft im abgeschalteten Turbotriebwerk
ein geringer Überdruck aufgebaut werden, um ein Eindringen von heißer
Staudruckluft in das Turbotriebwerk zu verhindern.
Beim reinen Turbobasistriebwerksbetrieb ist eine jeweilige etwa horizontal
verschwenkte Klappe beidseitig annähernd einander angeglichenen
Drücken ausgesetzt, indem der im Zulauf- und Ringkanal herrschende
Druck außen nur auf axial kurze Flächen der Klappe einwirkt, während
die gesamte Innenfläche der Klappe dem vergleichsweise niedrigeren
Druck aus der Ansaugluftströmung ausgesetzt ist.
Der dabei zuvor genannte Druck im Zulauf- und Ringkanal ist derjenige
Druck, der stromab der Turbine des Turbobasistriebwerks am Heißgasaustritt
herrscht, und zwar bei geöffnetem heißgasaustrittsseitigen
Schieber des Turbobasistriebwerks, der dabei mit dem stromabwärtigen
Ende des Staudruckluftkanals in Verbindung steht. Dabei wird
davon ausgegangen, daß auch der stromabwärtige Heißgasaustritt des
Turbobasistriebwerks im Hinblick auf die Betriebsarten
"Turbobetrieb /Staustrahlbetrieb" wahlweise freileg- oder absperrbar
ist in Kombination mit einer entsprechenden Schiebeverstellung der
luftseitigen Absperreinrichtung.
Der bei der Erfindung vorgesehene Schieber stellt ein festigkeitsmäßig
in sich stabiles Bauteil dar, welches praktisch ohne nennenswerten
Kraftaufwand axial, in Richtung der Strömung, verschiebbar ist; in der
Absperrstellung auf diesen einwirkende Außendruckkräfte nimmt der
Schieber in sich selbst auf.
Der gesamte Kanaltrakt nebst Absperreinrichtung (mindestens eine Klappe
nebst Schieber) kann als verhältnismäßig leichtes und kurzes
"Modul" austauschbar zwischen einem vom Gesamt-Triebwerkseinlauf kommenden
Zuströmkanal und der betreffenden eintrittsseitigen Ummantelung
des Turbobasistriebwerks bzw. der radial äußeren Umwandung des
Ringkanals angeordnet werden.
Der gesamte Umschalt- und Absperrmechanismus zeichnet sich mithin u. a.
aus durch ein vergleichsweise geringes Gewicht, extrem kurze Schieberverstellwege,
günstige Lagerung und Führung der beweglichen Teile,
geringe Verstellkraftanforderungen bei sämtlichen Umschaltphasen sowie
durch günstige gegenseitige Bewegungssynchronisationen - Schieber/Klappe(n) -
im Rahmen der eingangs genannten Anforderungen. Mit
grundsätzlich nur einem einzigen Antriebssystem können ohne besondere
Regelungsvorkehrungen die Umschaltphasen von einer Betriebsart auf die
andere gefahrlos mit den jeweils bedarfsorientierten Kanal- bzw. Zuströmquerschnitten
für Staudruckluft (Staustrahlbetrieb) bzw. angesaugte
Umgebungsluft (Turbo-Betrieb) in die Wege geleitet werden.
Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert;
es zeigen:
Fig. 1 einen Kanaltrakt mit der Absperreinrichtung (Schieber, eine
Klappe) in jeweils zwei einander zugeordneten extremen
Endstellungen, zwischen einem kanalartigen Zuströmende und dem
luftseitigen Eintrittsende eines kombinierten Turbo-Staustrahltriebwerks,
jeweils als gemeinsamer Mittellängsschnitt
dargestellt,
Fig. 2 eine gemäß D-D längs und quer geschnitten dargestellte Ansicht
des Zuströmendes nebst Kanaltrakt und Triebwerkeintrittsende
nach Fig. 1,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform mit
dem Kanaltrakt, zwischen dem kanalartigen Zuströmende und dem
luftseitigen Eintrittsende eines kombinierten Turbo-Staustrahltriebwerks,
hier aber mit aus zwei Klappen nebst Schieber
bestehenden Absperreinrichtung in einer ersten Endstellung
(Turbobasistriebwerksverschluß, freigegebener Zulaufkanal zum
Ringkanal), jeweils als Mittellängsschnitt dargestellt,
Fig. 4 eine gemäß Schnitt E-E längs und quer geschnitten dargestellte
Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 3 sowie unter Einbeziehung
der in letzterer enthaltenen ersten Endstellung der Absperreinrichtung,
Fig. 5 einen weiteren Mittellängsschnitt der Ausführungsform nach Fig.
3 und 4, in Abwandlung zu Fig. 3, indem eine zweite Endstellung
der Absperreinrichtung veranschaulicht ist, in der bei freigegebener
Ansaugluftzufuhr in das Turbobasistriebwerk die Staudruckluftzufuhr
in den radial äußeren Zulaufkanal des Ringkanals
abgesperrt ist und
Fig. 6 einen gemäß Schnitt F-F der Fig. 5 längs und quer geschnitten
dargestellte Ansicht unter Verdeutlichung der in zweiter extremer
Endstellung befindlichen Absperreinrichtung und mit
Einzeldetails von Antriebs- und Verstellmitteln für die beiden
Klappen nebst Schieber.
Die Erfindung schließt einen in den Zeichnungen (z. B. Fig. 1) nicht
weiter dargestellten, variablen Lufteinlauf für das gesamte Turbo-Staustrahltriebwerk
ein, der Ansaugluft bzw. Staudruckluft bereitstellt,
die einem Zuströmkanal 1 zugeführt wird. An das in der
Zeichnung (Fig. 1) örtliche Ende dieses Zuströmkanals 1 schließt sich
ein Kanaltrakt 2 an, der mit quadratischen oder rechteckigen Kanalquerschnitten
versehen ist. Der Kanaltrakt 2 besteht aus einem äußeren
Zulaufkanal 4 und ersten und zweiten durch einen Einlaßschlitz
T₁, T2, T₃ in den Zulaufkanal 4 axial voneinander getrennten Kanälen
3, 8. Der erste Kanal 3 des Kanaltrakts 2 schließt sich frontal sowie
wandbündig an das entsprechende Ende des Zuströmkanals 1 an. Der Zulaufkanal
4 geht am stromabwärtigen Ende des Kanaltrakts 2 in einen
äußeren Ringkanal 5 über. Es ist dabei der genannte Lufttrakt 2 praktisch
"doppelgehäuseartig" ausgebildet; es "wächst" also aus dem
stromaufwärtigen ersten Kanal 3 des Kanaltrakts 2 ein allseitig
gleichförmig auf den Außendurchmesser des Gesamttriebwerks erweitertes
Mantelteil 6 des ersten Kanals 3 überwurfhülsenartig heraus; mithin
ist also der Zulaufkanal 4 zwischen dem Einlaßschlitz T₁ . . . T₃ erweiterten
Mantelteil 6 des ersten Kanals 3 und der Umwandung 7 des
zweiten Kanals 8 geführt.
Die Abschirmumwandung 7 könnte im übrigen auch als sogenannter
"Strömungsteiler" zwischen dem ersten Kanal 8 (Ansaugluft) und dem
Einlaufkanal 4 (Staudruckluft) umschrieben werden. In stromabwärtiger
Richtung gesehen, geht der Zulaufkanal 4 von einem anfänglich noch
viereckig-ringförmigen Querschnitt in einen kreiszylindrischen Ringquerschnitt
über, mit entsprechender Endausbildung der Umwandungen des
zweiten Kanals 8 und des erweiterten Mantelteils 6 des Kanaltrakts 2.
Der Ringkanal 5 ist zwischen einer radial inneren triebwerkskoaxialen
Ummantelung 9 des Turbobasistriebwerks und einer radial äußeren triebwerkskoaxialen Umwandung 10 ausgebildet.
Jeweils triebwerkskoaxial endend, ist der Kanaltrakt 2 mit der Umwandung
7 des zweiten Kanals 8 an die Ummantelung 9 des Turbobasistriebwerks
und mit dem erweiterten Mantelteil 6 des ersten
Kanals 3 an die radial äußere Umwandung 10 des Ringkanals 5 axial
angeschlossen, wobei aerodynamisch unterbrechungslose, bündige Wandübergänge
vorgesehen sind.
Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Darstellung geeigneter
Absperrmittel, mit denen bei abgesperrtem Turbobasistriebwerk
(Staustrahlbetrieb) entweder der Ringkanal 5 oder bei abgesperrten
Ringkanal 5 (Turbobetrieb) das Turbobasistriebwerk luftbeaufschlagbar
ist. Es ist hierzu der Einlaßschlitz T₁ . . . T₃ durch einen axial zwischen
dem ersten und zweiten Kanal 3, 8 verstellbaren, axial durchströmbaren
quadratischen oder rechteckigen Schieber 16 sowie eine
Klappe 17 absperr- oder freigebbar, die hier am äußeren oberen Stirnende
der Umwandung 7 des zweiten Kanals 8 um eine quer zur verlängerten
Triebwerksachse A angeordnete Drehachse 18 verschwenkbar angeordnet
ist. In der dargestellten ersten Endstellung gemäß Fig. 1 ist
der Schieber 16 gänzlich in die Umwandung 7 bzw. in den frontalen
Bereich des ersten Kanals 8 eingefahren, wobei die Klappe 17 das frontale
Stirnende des Schiebers 16 deckelartig verschließt. Somit ist der
zweite Kanal 8 und damit das Turbobasistriebwerk in der für Staustrahlbetrieb
maßgeblichen Endstellung durch die dargestellte Schwenk- und
Verschlußlage der Klappe 17 dicht verschlossen. In der vergleichsweise
gestrichelt hierzu wiedergegebenen Endstellung sowohl des Schiebers 16
als auch der Klappe 17, ist letztere im wesentlichen in eine horizontale
Lage sowie gegen eine Wand des ersten Kanals 3 verschwenkt, so
daß sie hier beispielsweise einen oberen Abschnitt T₁ des Einlaßschlitzes
T₁ . . . T₃ in den Zulaufkanal 4 absperrt. In dieser zweiten
Endstellung verschließt der Schieber 16 sich kanalwandseitig seitlich
einander gegenüberliegende schräge Abschnitte T₃ des Einlaßschlitzes
T₁ . . . T₃ sowie zugleich mit seiner unteren Wand den betreffenden übrigen
Abschnitt T₂ des Einlaßschlitzes.
Für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 2 ist es ferner vorgesehen,
daß der zwischen den axial mit Abstand voneinander getrennten Kanalwandenden
ausgebildete Einlaßschlitz T₁ . . . T₃ in einer relativ zur
verlängerten Triebwerksachse A gleichförmig abgewinkelten Schrägebene
liegt (Winkel - Fig. 1), in der die Klappe 17 das entsprechend abgeschrägte
frontale Stirnende des in die Umwandung 7 eingefahrenen
Schiebers 16 deckelartig verschließt.
Das rückwärtige Ende des Schiebers 16 ist ebenfalls im Sinne dieses
Winkels an den sich einander hier seitlich gegenüberliegenden hinteren
Enden abgeschrägt; letzteres muß aber nicht sein; der Schieber
16 könnte auch am hinteren Ende rechtwinklig zur Triebwerksachse A
wandseitig verlaufend ausgebildet sein; damit könnte ein solcher
Schieber auch als "kastenartig" umschrieben werden. Aufgrund der angegebenen
Schräglage des Einlaßschlitzes T₁ . . . T₃ (Winkel ) können
vorzugsweise an sich hier einander gegenüberliegenden Seiten des
Kanaltrakts 2 vergleichsweise große Luftzuströmflächen über den Einlaßschlitz
T₁ . . . T₃ vergleichsweise schon geringer axialer Verstellung
des Schiebers bereitgestellt werden. Zum Beispiel bei Triebwerksumschaltung
vom Turbobasistriebwerksbetrieb auf den Staustrahlbetrieb
kann so vergleichsweise rasch ein verhältnismäßig großer Luftzuströmquerschnitt
aerodynamisch günstig in den ringförmigen Zulaufkanal
4, und damit in den Ringkanal 5 bereitgestellt werden, wohingegen die
Klappe 17 in der Anfangsphase dieses Umschaltprozesses nur um einen
vergleichsweise geringen Verstellwinkel um die Drehachse 18 in die
Strömung verschwenkt wird, so daß noch ein hinreichend großer Luftmassenanteil
für das Auslaufen des Turbobasistriebwerks zur Verfügung
steht.
Wie in Fig. 1 der besseren Übersichtlichkeit halber durch ausgezogene
Linien verdeutlicht, kann mindestens eine Antriebseinrichtung 19, z. B.
ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Verstellzylinder vorgesehen
sein. Ein zug-druckstangenartiges Verstellglied 20 dieses Verstellzylinders
greift am stromaufwärtigen Ende gelenkig sowie kanalseitig
außen an den Schieber 16 an. Jeweils innenwandseitig einerseits
sowie hier, z. B. seitlich außen andererseits, ist der Schieber 16 über
Lenker 21 mit der Klappe 17 gekoppelt. Wie insbesondere aus Fig. 1
erkennbar, sollen also die betreffenden Lenker 21 jeweils so einerseits
an den Schieber 16 und andererseits an die Klappe 17 mittels
Zapfen 22, 23 (s. h. z. B. auch Fig. 4) angelenkt sein, daß sie bei Verstellung
der Absperrmittel von einer Endstellung in eine andere Endstellung
im wesentlichen aus einer Totpunktlage heraus zu verschwenken
sind. Hierdurch ergibt sich insbesondere in der eingangs erwähnten
horizontalen Lage eine betriebssicher gestütze Klappenendstellung.
Die angegebene Lenkeranordnung erhöht die Haltekräfte für die Klappe
17 (Fig. 1) bzw. Klappen 27, 28 (Fig. 3 und 5) in den jeweiligen Endstellungen,
so daß keine besonderen Verriegelungsmaßnahmen erforderlich
sind.
Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, kann die mindestens eine
Antriebseinrichtung 19, als hydraulisch oder pneumatisch betätigter
Verstellzylinder, in eine thermisch isolierende Gehäuseauskleidung 24
eingebunden sein; ferner kann die Antriebseinrichtung 19 in vorteilhafter
Weise innerhalb des Zulaufkanals 4 und seitlich außen an der
Umwandung 7 angeordnet sein. In Fig. 2 nicht weiter dargestellt, wäre
es zweckmäßig, auf derjenigen Kanalseite, die dem schon erwähnten
pneumatisch oder hydraulisch betätigten Verstellzylinder gegenüberliegt,
an der Umwandung 7 des zweiten Kanals 8 sowie, innerhalb des
ringförmigen Zulaufkanals 4, ebenfalls eine derartige Antriebseinrichtung
19 für die Schieber- und Klappenverstellung vorzusehen. Wie ferner
aus Fig. 2 ersichtlich ist, können der oder die betreffenden Antriebseinrichtungen
als Verstellzylinder, vorzugsweise an örtlich
geradwandigen achsparallelen Sektionen der Umwandung 7 angeordnet sein.
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für im wesentlichen gegenüber
Fig. 1 und 2 annähernd gleiche oder nahezu unveränderte bzw. gleiche
Bauteile, veranschaulichen die Fig. 3 bis 6 eine weitere vorteilhafte
Variante mit zwei Klappen 27, 28, die hier an einer den Einlaßschlitz
T₁ . . . T₃ stromab begrenzenden oberen und unteren Stirnseite der Umwandung
7 des zweiten Kanals 8 quer zur verlängerten Triebwerksachse
A verlaufende Achsen 25, 26 verschwenkbar angeordnet sind, und
die in eintrittsseitiger örtlicher Freigabestellung des Einlaßschlitzes
T₁ . . . T₃ und des Zulaufkanals 4 (Fig. 3 und 4) und dabei in
die Umwandung 7 bzw. stromaufwärtig in den zweiten Kanal 8 eingefahrener
erster Endstellung des Schiebers 29 den letzteren frontal
deckelartig sowie symmetrisch spitz gegenüber der Staudruckluftströmung
St verschließen. Gemäß Fig. 5 und 6 sollen die in eine etwa horizontale
Lage verschwenkten Klappen 27, 28 zusammen mit dem in die zweite
Endstellung axial verfahrbaren Schieber 29 den Einlaßschlitz
T₁ . . . T₃ und damit den Zulaufkanal 4 eintrittsseitig absperren.
Insbesondere aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der zwischen den axial
mit Abstand voneinander getrennten Kanalwandenden ausgebildete Einlaßschlitz
T₁ . . . T₃ seitlich mit jeweils sich von der verlängerten Triebwerksachse
A aus symmetrisch aufspreizenden V-förmigen
Schlitz-Abschnitten 30 in den Zulaufkanal 4 übergeht, wobei die zwei
um die Querachsen 25, 26 verschwenkbaren Klappen 27, 28 das in
Abstimmung
auf die V-förmigen Schlitz-Abschnitte 30 abgeschrägte frontale Stirnende
des in die Umwandung 7 des zweiten Kanals 8 eingefahrenen Schiebers
- wie schon genannt - verschließen und die in gemeinsamer Absperrstellung,
in der der Schieber 29 die seitlichen Schlitz-Abschnitte 30
verschließt, jeweils den oberen und unteren Abschnitt des Einlaßschlitzes
T₁ . . . T₃ in gegen eine obere und untere Wand des ersten Kanals
3 verschwenkter Lage absperren. Dabei bilden die beiden Klappen
27, 28 einen dichten deckelartigen Verschluß des Schiebers 29 und des
Turbobasistriebwerks aus und sie werden dabei in axialer sowie in
Querrichtung von der Staudruckluft St umströmt.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bis 6 kann für die Betätigung
des Schiebers 29 und der beiden Klappen 27, 28, in sinngemäßer
Anordnungs- und Bauweise nach den zuvor schon besprochenen Fig. 1 und
2, die Verwendung hier ebenfalls hydraulisch oder pneumatisch betätigter
Verstellzylinder als Antriebseinrichtung 19 vorgesehen sein;
auch in diesem Falle sollen die Verstellzylinder zusammen mit jeweiligen
zug-druckstangenartigen Verstellgliedern 20 in einer Längs- oder
Quermittelebene im Kanaltrakt 2 angeordnet sein, wobei das jeweilige
Verstellglied 20 frontal an den Schieber 29 angreift; der Schieber 29
kann auch hier wiederum über die eingangs schon erwähnten Lenker 21
mit jeweils einer Klappe 27, 28 gekoppelt sein. Die Wirkung und Anordnung
dieser genannten Lenker 21 ist also praktisch die gleiche wie sie
bereits eingangs schon ausführlich zu Fig. 1 und 2 erläutert worden
ist. Gemäß Fig. 4 ist lediglich ein auf einer Seite an der Umwandung 7
im Zulaufkanal 4 angeordneter Verstellzylinder aufgezeigt; ein ebensolcher
Verstellzylinder soll dabei ebenfalls auf der betreffenden gegenüberliegenden
Seite an der Umwandung 7 im Zulaufkanal 4 angeordnet
sein.
Gemäß Fig. 4 und 6 sind die betreffenden Lenker 21 jeweils an sich
einander gegenüberliegenden Seiten des zweiten Kanals 8 einerseits
über Drehzapfen 22 am Schieber 29 schwenkbar angelenkt sowie andererseits
über Drehzapfen 23 an der hier, z. B. - wie dargestellt -
unteren Klappe 28 schwenkbar angelenkt.
Wie ferner aus Fig. 6 erkennbar ist, kann das zug-druckstangenartige
Verstellglied 20 des Verstellzylinders der Antriebseinrichtung 19 in
einen bei Verstellung des Schiebers 29 mitbewegten Verkleidungsabschnitt
31 eingebunden sein.
Sowohl schon beim zuvor behandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
und 2 als auch beim zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 bis 6 sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß der Zulaufkanal
4 hinsichtlich einer Übergangslänge U Fig. 3 des erweiterten Mantelteils
6 des ersten Kanals 3 und der Umwandung des zweiten Kanals 8
von einem jeweils rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf
einen zylindrischen Endquerschnitt einen hinsichtlich der Gesamtdurchströmfläche
sich verengenden Einlauf in der Ringkanal 5 ausbildet und
dabei zwischen sich fortlaufend verengenden oder zunächst parallelen
und sich daran anschließend verengenden Abschnitten der Umwandung 7
des zweiten Kanals 8 und dem erweiterten Mantelteil 6 des ersten Kanals
3 ausgebildet ist.
Weiter ist es vorgesehen wie auch vorteilhaft, daß die mindestens eine
Klappe 17 (Fig. 1 und 2) bzw. die Klappen 27, 28 (Fig. 5) von ihrem drehachsseitigen
Ende aus in stromaufwärtiger axialer Richtung sich hinsichtlich
der Klappendicke keilförmig verjüngend ausgebildet ist bzw.
sind; auf diese Weise bilden beide Klappen 27, 28 (Fig. 5) in der hierfür
vorgesehenen zweiten Endstellung nebst Schieber 29, in einer Absperrstellung,
in der sie etwa horizontal gegen die betreffende Wand
des ersten Kanals 3 verschwenkt worden sind, zusammen mit stromab sich
drehachsseitig (25, 26) anschließenden Abschnitten der Umwandung 7 eine
in Richtung der Ansaugluftströmung konvergente Kanalstruktur aus. Das
Gleiche gilt sinngemäß für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2,
in Verbindung mit der horizontal verschwenkten Klappe 17 zusammen mit
dem drehachsseitigen Stirnende der Umwandung 7.
Wie ferner insbesondere beim zweiten Ausführungsbeispiel aus Fig. 3
und 5 ersichtlich ist, kann der dortige Schieber 29 auf zwei sich
einander gegenüberliegenden Seiten in Abstimmung auf die V-förmigen
Schlitzabschnitte 30 gänzlich V-förmig gestaltet sein; mit anderen
Worten bildet der Schieber 29 ein in Richtung der Strömung V-förmig
aufgespreiztes Seitenwandprofil aus. Es wäre aber durchaus denkbar,
den betreffenden Schieber 29 an den hier z. B. seitlich sich einander
gegenüberliegenden hinteren Enden bzw. Endkanten geradwandig auszubilden,
also mit einem Endwandverlauf, vertikal zur verlängerten Achse
A des Triebwerks.
Gemäß weiterer Ausgestaltung ist es ferner möglich, daß der Schieber
16 (Fig. 1 und 2) bzw. 29 (Fig. 3 bis 6) einerseits und eine oder beide
Klappen 17 bzw. 27, 28 andererseits, jeweils unabhängig voneinander
durch verschiedene Antriebs- und Betätigungsmittel steuerbar sind. Es
können also auf diese Weise während des Umschaltvorganges die betreffenden
Luftzuströmquerschnitte zum Turbobasistriebwerk und in den
Ringkanal (Staustrahltriebwerk) ebenfalls unabhängig voneinander gesteuert
werden, was je nach Triebwerksauslegung und zu durchfahrenden
Flugmissionen und dabei zu erwartenden Triebwerkslastzuständen durchaus
vorteilhaft sein kann. Es kann also für diesen Fall beispielsweise der
Zulaufkanal 4 in den Ringkanal 5 im wesentlichen bereits geöffnet
werden, während der Luftzuströmquerschnitt zum Turbobasistriebwerk
noch nicht bzw. flächenmäßig nur äußerst geringfügig klappenartig
verschlossen wird. Sinngemäß ist letzteres aber schon durch die zuvor
beschriebene und dargestellte Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sowie
auch nach Fig. 3 bis 6 weitestgehend praktikabel realisierbar, indem
also z. B. bei einer Umschaltphase vom Turbobetrieb auf den Staustrahlbetrieb
äußerst rasch schon verhältnismäßig große Luftzuströmquerschnitte
für den Staustrahlbetrieb bereitstellbar sind, während die
Klappenverstellung zeitlich etwas "hinterherhinkt", also noch genügend
Spielraum ist, um in dieser Umschaltphase, d. h. also für das kontinuierlich
stetige Abschalten des Turbobasistriebwerks diesem noch
genügend Luft zur Verfügung zu stellen.
Ein Rahmen der Erfindung anwendbares Turbobasistriebwerk kann, der
Reihe nach, von links nach rechts, aus einem mehrstufigen Axialverdichter,
einer ringförmigen Brennkammer sowie einer dieser heißgasseitig
nachgeschalteten Antriebsturbine für diesen Verdichter bestehen.
In Kombination mit einem Staustrahltriebwerk wird davon ausgegangen,
daß der Ringkanal 5 stromab des Heißgasaustritts aus der Turbine
des Turbobasistriebwerks in ein koaxial zur Triebwerksachse angeordnetes
Strahlrohr übergeht, in dem sowohl eine Nachverbrennungseinrichtung
(Überschallbetrieb) sowie eine dieser nachgeschalteten Zusatzbrennkammer
(Hyperschallbetrieb) angeordnet sein kann. Bei Staustrahlbetrieb
muß also auch das Turbobasistriebwerk stromabwärtig
heißgasseitig abgesperrt werden. Hierzu kann ein axial verfahrbarer
Ringschieber vorgesehen sein. Also z. B. ein am stromabwärtigen Ende
der Triebwerksummantelung aus dieser axial gegen einen Zentralkörper
verfahrbarer Ringschieber, um so den Heißgasaustritt und damit das
Basistriebwerk auch rückwärtig gegenüber der Staudruckluftströmung
abzusperren. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen und auch vorteilhaft,
daß mindestens eine der Klappen 17; 27, 28 und/oder der Schieber
16, 29 der luftseitigen Absperreinrichtung zusammen mit einer weiteren
schieberartigen Absperreinrichtung betätigbar sind, die im Staustrahlbetrieb
des Turbobasistriebwerks an dessen Heißgasaustritt gegenüber
heißer Staudruckluft absperrt, die am stromabwärtigen Ende des Ringkanals
5 in Richtung auf den Brenner des Staustrahltriebwerks abströmt.
Claims (18)
1. Turbo-Staustrahltriebwerk, an dem stromaufwärtig eine Absperreinrichtung
angeordnet ist, die im Turbobetrieb die Zufuhr von Ansaugluft
in das Turbobasistriebwerk freilegt und einen Ringkanal
(5) absperrt oder - im Staustrahlbetrieb - die Luftzufuhr in das
Turbobasistriebwerk absperrt und den Ringkanal (5) freilegt, der
das Turbobasistriebwerk ummantelt und der im Staustrahlbetrieb
Staudruckluft einem Brenner zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein mit quadratischen oder rechteckigen Kanalquerschnitten versehener Kanaltrakt (2) vorgesehen ist, der aus einem äußeren Zulaufkanal (4) und ersten und zweiten durch einen Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) in den Zulaufkanal (4) axial voneinander getrennten Kanälen (3, 8) besteht und der am stromaufwärtigen Ende des ersten Kanals (3) an einen variablen Lufteinlauf, an betreffenden stromabwärtigen Enden des zweiten Kanals (8) und des Zulaufkanals (4) an das Turbobasistriebwerk bzw. den Ringkanal (5) geschlossen ist, wobei der Zulaufkanal (4) zwischen einem am Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) erweiterten Mantelteil (6) des ersten Kanals (3) und der Umwandung (7) des zweiten Kanals (8) geführt ist,
- - der Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) gemeinsam von einem axial zwischen beiden Kanälen (3, 2) verstellbaren quadratischen oder rechteckigen sowie axial durchströmbaren Schieber (16) und mindestens einer Klappe (17) absperr- oder freigebbar ist, die um eine Querachse (18) derart schwenkbar angeordnet ist, daß sie bei freigegebenem Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) den Schieber (16) frontal verschließt und in Absperrstellung des Einlaßschlitzes einen Abschnitt (T₁) dieses Schlitzes in gegen eine Wand des ersten Kanals (3) verschwenkter Lage absperrt.
2. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zwischen den axial mit Abstand voneinander getrennten
Kanalwandenden ausgebildete Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) in einer relativ
zur verlängerten Triebwerksachse (A) gleichförmig abgewinkelten
Schrägebene liegt, in der die Klappe (17) das entsprechend
abgeschrägte frontale Stirnende des in die Umwandung (7) eingefahrenen
Schiebers (16) deckelartig verschließt.
3. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an einer den Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) stromab
begrenzenden Stirnseite der Umwandung (7) des zweiten Kanals (8)
die Klappe (17) um die Querachse (18) verschwenkbar angeordnet
ist.
4. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zwischen den axial mit Abstand voneinander getrennten
Kanalwandenden ausgebildete Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) seitlich mit
jeweils sich von der verlängerten Triebwerksachse (A) aus symmetrisch
aufspreizenden V-förmigen Schlitz-Abschnitten (30) in den
Zulaufkanal (4) übergeht, wobei zwei um Querachsen (25, 26) verschwenkbare
Klappen (27, 28) vorgesehen sind, die das in Abstimmung
auf die V-förmigen Schlitz-Abschnitte (30) abgeschrägte frontale
Stirnende des in die Umwandung (7) des zweiten Kanals (8) eingefahrenen
Schiebers (29) symmetrisch spitz gegenüber der zugeführten
Staudruckluft (St) verschließen und die in gemeinsamer
Absperrstellung, in der der Schieber (29) die seitlichen
Schlitz-Abschnitte (30) verschließt, jeweils einen oberen und
unteren Abschnitt des Einlaßschlitzes (T₁ . . . T₃) in gegen eine
obere und untere Wand der ersten Kanals (3) verschwenkter Lage
absperren.
5. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils an einer den Einlaßschlitz (T₁ . . . T₃) stromab begrenzenden
oberen und unteren Stirnseite der Umwandung (7) des
zweiten Kanals (8) die Klappen (27, 28) um quer zur verlängerten
Triebwerksachse (A) verlaufende Achsen (25, 26) verschwenkbar angeordnet
sind.
6. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche
1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (29) gemäß der
V-Form der Schlitz-Abschnitte (30) des Einlaßschlitzes (T₁ . . . T₃)
abgeschrägte Sitz- und Dichtflächen für die gegen diese zu verschwenkenden
Klappen (27, 28) ausweist, die bei freigelegtem Einlaßschlitz
(T₁ . . . T₃) in axialer sowie in Querrichtung umströmt
sind.
7. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schieber- und Klappenbetätigung
mindestens eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte
Antriebseinrichtung (19) vorgesehen ist, die zusammen mit einem
zug-druck-stangenartigen Verstellglied (20) in einer Längs- oder
Quermittelebene am Kanaltrakt (2) angeordnet ist, wobei das Verstellglied
(20) frontal an den Schieber (16, 29) angreift, der über
Lenker (21) mit der bzw. den Klappen (17; 27, 28) gekoppelt ist.
8. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, gekennzeichnet durch eine auf der verlängerten Triebwerksachse
(A) am Kanaltrakt (2) angeordnete Antriebseinrichtung für
die Schieber- und Klappenbetätigung.
9. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Lenker (21) jeweils so einerseits
an den Schieber (16, 29) und andererseits an eine Klappe
(17; 27, 28) zapfenartig (22, 23) angelenkt sind, daß sie bei Verstellung
der Absperreinrichtung von einer Endstellung in eine
andere Endstellung aus einer Totpunktlage heraus zu verschwenken
sind.
10. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Antriebseinrichtung (19) in eine thermisch
isolierende Gehäuseauskleidung (24) eingebunden und innerhalb des
Zulaufkanals (4) an der Umwandung des zweiten Kanals (8) angeordnet
ist.
11. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das zug-druck-stangenartige Verstellglied (20)
in einen bei Verstellung mitbewegten Verkleidungsabschnitt (31)
eingebunden ist.
12. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehrere der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (4) hinsichtlich
einer Übergangslänge (U) des erweiterten Mantelteils (6) des
ersten Kanals (3) und der Umwandung (7) des zweiten Kanals (8) von
einem jeweils rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf
einen zylindrischen Endquerschnitt einen hinsichtlich der Gesamtdurchströmfläche
sich verengenden Einlauf in den Ringkanal (5)
ausbildet und dabei zwischen sich fortlaufend verengenden oder
zunächst parallelen und sich daran anschließend verengenden Abschnitten
der Umwandung (7) des zweiten Kanals (8) und dem erweiterten
Mantelteil (6) des ersten Kanals (3) ausgebildet ist.
13. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (17; 27, 28) von
ihrem einen drehachsseitigen Ende aus sich hinsichtlich der Klappendicke
keilförmig verjüngend ausgebildet sind, so, daß sie in
etwa horizontaler, gegen die betreffende Wand des ersten Kanals
(3) verschwenkter Absperrstellung des Zulaufkanals (4), zusammen
mit stromab sich achsseitig anschließenden Abschnitten der Umwandung
(7) des zweiten Kanals (8) eine in Richtung der Ansaugluftströmung
konvergente Kanalstruktur ausbilden.
14. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (5) zwischen
einer radial inneren triebwerkskoaxialen Ummantelung (9) des Turbobasistriebwerks und einer radial äußeren triebwerkskoaxialen
Umwandung (10) ausgebildet ist, wobei der Kanaltrakt (2), jeweils
triebwerkskoaxial endend, mit der Umwandung (7) des zweiten Kanals
(8) an die Ummantelung (9) des Turbobasistriebwerks und mit dem
erweiterten Mantelteil (6) des ersten Kanals (3) an die radial
äußere Umwandung (10) des Ringkanals (5) axial angeschlossen ist.
15. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (29) kastenförmig
mit quadratischem oder rechteckigem Durchströmquerschnitt ausgebildet
ist.
16. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (29) einerseits
und eine oder zwei Klappen (27, 28) andererseits jeweils unabhängig
voneinander durch verschiedene Antriebs- und Betätigungsmittel
steuerbar sind.
17. Turbo-Staustrahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
Klappen (17; 27, 28) und/oder der Schieber (16; 29) der luftseitigen
Absperreinrichtung zusammen mit einer weiteren schieberartigen
Absperreinrichtung betätigbar sind, die im Staustrahlbetrieb das
Turbobasistriebwerk an dessen Heißgasaustritt gegenüber heißer
Stau-Druckluft absperrt, die am stromabwärtigen Ende des Ringkanals
(5) in Richtung auf den Brenner des Staustrahltriebwerks
abströmt.
18. Turbo-Staustrahltriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieber (29) auf zwei sich einander gegenüberliegenden
Seiten in Abstimmung auf die V-förmigen Schlitz-Abschnitte (30)
gänzlich V-förmig gestaltet ist.
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