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Flugzeugantrieb mit Propellerantrieb durch Brennkraftmaschine und
einer von Abgasen der Brennkraftmaschine getriebenen Turbine Die Erfindung bezieht
sich auf einen Flugzeugantrieb mit Propellerantrieb durch Brennkraftmaschine und
einer von den Abgasen der Brennkraftmaschine getriebenen Turbine, die ihrerseits
einen Verdichter antreibt.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die Energie der Abgase der Brennkraftmaschine
in einer Gasturbine auszunutzen, die außer einem Überladungsverdichter einen Hilfspropeller
treibt. In der bekannten Anordnung ist der Hilfspropeller mit verstellbaren Schaufein
versehen, um das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine und
dem Verdichter zu ändern.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, für den Antrieb, eines Flugzeuges
eine Gasturbine zu verwenden, bei welcher nicht die gesamte, im Gas verfügbare Energie
an die Turbinenschaufeln abgegeben wird, sondern ein Teil des Energieinhalts durch
Rückstoßwirkung des aus der Turbine austretenden Gases für den Vortrieb des Flugzeuges
verwertet wird. Bei dieser bekannten Einrichtung wird als
Antrieb
jedoch nur eine Gasturbine verwendet. Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung
in der neuartigen Ausbildung einer als Flugzeugantrieb geeigneten Vereinigung von
Brennkraftmaschine und Abgasturbine, und zwar derart, daß bei einem Flugzeugantrieb
mit Propellerantrieb durch Brennkraftmaschine und einer von den Abgasen der Brennkraftmaschine
getriebenen Turbine, die ihrerseits einen Verdichter antreibt, erfindungsgemäß der
Turbinenauslaß so ausgebildet ist, daß die aus der Turbine ausströmenden Gase eine
für den Vortrieb des Flugzeuges verwertbare Raketemvirkung ausüben.
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Die Vorteile, die sich aus diesem neuartigen Aufbau eines Flugzeugantriehs
ergeben, sind folgende: Bei niedrigen Flughöhen wird das Flugzeug hauptsächlich
durch den von der Brennkraftmaschine angetriebenen Propeller getrieben. Gelangt
das Flugzeug in größere Flughöhen, so sinkt bekanntlich die Leistung der Brennkraftmaschine.
Diese Leistungsabnahme wird ausgeglichen durch Vorverdichtung der Ladung mit Hilfe
des von der Abgasturbine angetriebenen Verdichters. Ist nun das Flugzeu- was aus
Gründen der baulichen Einfach-I leit ";iützlicli ist, mit einem nicht umstellbaren
Propeller ausgerüstet, so sinkt außerdem die Propellerleistung bei großen Flughöhen.
Diese verminderte Antriebsleistung des Propellers wird nun gemäß der vorliegenden
Erfindung bei großen Flughöhen durch Rückstoßwirkung der aus der Turbine strömenden
Abgase ausgeglichen, so daß die Gesamtleistung des Flugzeugantriebs aufrechterhalten
«-erden kann. Die Abgasturbine treibt also einerseits den für die Brennkraftmaschine
in großen Flughöhen notwendigen Verdichter mit Hilfe der im Schaufelsvstem umgesetzten
Energie der Abgase und wirkt andererseits der Verminderung der Propellerleistung
durch die Rü ckstolwirkung entgegen.
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Auf diese Weise wird also die Gesamtleistung des Flugzeugantriebs
in den verschiedenen Höhenlagen aufrechterhalten, und zwar einerseits durch Steigerung
der Leistung der Brennkraftmaschine durch den Verdichter und andererseits durch
Ausgleich der Verminderung der Propellerleistung durch den Abgasrückstoß.
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Diese Vorteile und vielseitigen Regelmöglichkeiten lassen sich miteinem
Flugzeugantrieb, der nur eine Gasturbine aufweist. nicht erreichen.
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Der oder die Verdichter sind vorzugsweise umlaufende Schraubenverdichter,
die mit sehr hohen Wirkungsgraden arbeiten und eine genaue Bemessung der von niedrigerer
Belastung bis zur Höchstlast verdichteten Luftmenge ermöglichen. Da die Temperatur
der Abgase der Brennkraftmaschine gewöhnlich zu hoch ist, um unmittelbar in der
Turbine ausgenutzt zu werden. so wird ein Teil der in dem Verdichter verdichteten
Luft vorzugsweise den Abgasen zugeführt, und zwar entweder vor oder bei Einlaß in
die Turbine.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird zur Durchführung einer guten
Regelung der Auslaß der Brennkraftmaschine teils an den Einlab und teils an den
Auslaß der Abgasturbine angeschlossen und die Regelung der durch diesen Anschluß
der Turbine zugeführten Ahgasteilmengen durch ein in die zum Turbinenauslaß führende
Leitung angeordnetes Regelorgan bewirkt.
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Es ist an sich in Kraftanlagen mit Brennkraftmaschinen und Abgaskreiselgebläseaufladung
bekannt, den Auslaß der Brennkraftmaschine teils an den Einlaß und teils an den
Auslaß der Abgasturbine anzuschließen und die Regelung der der Turbine zugeführten
Abgasteilmengen durch ein in der Umgehungsleitung zwischen Brennkraftmaschinenauslaß
und Abgasturbinenauslaß angeordnetes Regelorgan vorzunehmen. Indessen ist die bekannte
Anlage nicht für den Antrieb eines Flugzeuges gedacht, insbesondere die Turbine
nicht so eingerichtet, daß durch entsprechende Ausbildung ihres Auslasses die aus
der Turbine ausströmenden Gase eine für den Vortrieb des Flugzeuges verwertbare
Raketenwirkung ausüben.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. i bezeichnet i i eine Brennkraftmaschine.
die den Propeller 12 treibt. Die Abgase der Maschine «-erden durch das Rohr
13 der Leitung 16 zugeführt, die mit dem Einlaß der im Gehäuse i _# angeordneten
Gasturbine 1d verbunden ist, die einen ebenfalls im Gehäuse 15
angeordneten
Verdichter 17 und einen Hilfspropeller 18 treibt, der vorzugsweise in einer
der Drehrichtung des Hauptpropellers 12 entgegengesetzten Richtung umläuft. Die
Abgase derTurbine 14 treten mit hoher Geschwindigkeit nach rückwärts aus und bewirken
hierdurch eine für den Vortrieb zu dem Treiben de. Flugzeuges nutzbare Raketenwirkung.
Luft wird in den Verdichter in Richtung des Pfeiles 20 eingesaugt. -;ach Verdichtung
auf den gewünschten Wert strömt ein Teil der Luft durch die Leitung 2i der Brennkraftinaschine
zwecks überladung zu. Durch die Leitung 22 wird ein anderer Teil der verdichteten
Luft in die Leitung 16 geleitet. wo er sich mit den Abgasen der Maschine i i mischt
und sie auf eine für die Turbine 1d geeignete Temperatur abkühlt. Durch das Ventil
23, da: vom Führer bedient wird. kann die Kühlluft
und infolgedessen
die Temperatur der Abgase auf jeden gewünschten Wert geregelt werden. Zwischen der
Turbine 14 und der Öffnung 24 des Auslaßrohres i9 ist eine Leitung 25 mit einem
Regelventil 26 angeordnet, das auch vom Führer bedient wird. Durch Öffnen des: Ventils
26 wird der- Gegendruck der Turbinenabgase herabgesetzt, infolgedessen die Raketenwirkung
herabgesetzt und die dem Verdichter 17 zugeführte Energiemenge gesteigert. Hierdurch
kann die durch den Verdichter verdichtete Luftmenge in sehr einfacher -Weise geregelt
werden, um das Aggregat den verschiedenen Flughöhen anzupassen. Bei größerer Flughöhe
wird das Ventil 26 mehr geöffnet, so daß die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge
erhöht wird und umgekehrt. -Um die der Maschine zugeführte Luftmenge zu ändern,
kann ferner ein Teil der im Verdichter verdichteten Luft ausgeblasen werden oder
der Teil der Luft, welcher unmittelbar den Maschinenabgasen zugeführt wird, erhöht
werden. Hierdurch wird die Einlaßtemperatur der Turbine 14 und damit die Leistung
der Turbine herabgesetzt.
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Andere Möglichkeiten zur Überwachung der überladungs.luft sind in
den Fig. 2 bis, 4 dargestellt.
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In dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnet
i i die Brennkraftmaschine, 12 den Propeller, 14 die Abgasturbine, 16 die den Auslaß
der Maschine und den Einlaß der Turbine verbindende Leitung, 17 den Verdichter,
i9 die Aus.laßleitung der Turbine, 21 die Leitung für die verdichtete Luft für die
Maschine, 22 . die Leitung zur Kühlung der .Elbgase und 23 das darin angeordnete
Regelventil. Durch die mit einem Regler ä8 versehene Leitung 27 kann ferner der
Auslaß des Verdichters. mit dem Auslaß der Turbine verbunden werden. Wenn das Ventil
28 geöffnet wird, so strömt ein Teil der verdichteten Luft in. das Auslaßrohr i9,
wo es sich mit den Abgasen der Turbine mischt und den Gegendruck der Turbine erhöht,
wodurch die dem Verdichter von der Turbine mitgeteilte Leistung herabgesetzt wird.
Sowohl in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeipiel als auch in den in den
Fig. 3 und 4 dargestellten Beispielen wird aber die vom Verdichter nicht aufgenommene
Leistung vollständig in den Abgasen durch Raketenwirkung ausgenutzt.
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In dem .in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mit
einem Reglerventil 30 versehene Leitung 29 mit dem Auslaß 16 der Brennkraftmaschine
verbunden. Ist das Ventil 30 offen, so wird ein Teil der Abgase. in die Atmosphäre
abgeführt und die Leistung der Turbine 14 und infolgedessen auch die vom Verdichter
verdichtete Luftmenge mehr oder weniger je nach dem durch das Ventil 30 geöffneten
Durchgangsquerschnitt herabgesetzt.
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In der in der Fig. 4 dargestellten Form ist die Auslaßleitung 16 mit
einer Umgehun:gs leitung 31 verbunden, die mit dem Auslaßrohr 19 der Turbine verbunden
und mit einem Regelventil 32 versehen ist. Der Unterschied gegenüber der Anlage
nach Fig. 3 besteht darin, daß die Abgase der Brennkraftmaschiney die nicht dem
Einlaß der Turbine zugeführt werden, in die= Auslaßleitung der Turbine ausgeblasen
werden. Selbstverständlich wird die Leistung der Turbine wegen der Herabsetzung
der Menge des zugeführten Treibmittels und infolge der Erhöhung des Gegendruckes
in der Turbine herabgesetzt.
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Durch Änderung der Durchgangsöffnung der Regler 23, 25, 28,
30 und 32 kann also das Verhältnis von Geschwindigkeit und Leistung der Brennkraftmaschine
und- des Turboverdichteraggregats innerhalb weiter Grenzen geändert werden, um jeder
Flughöhe und allen Arbeitsverhältnissen angepaßt zu werden.
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Statt einen einzigen Verdichter zu benutzen, können zwei oder mehrere
Verdichter vorgesehen werden; sie können z. B. so, angeordnet werden, daß ein oder
mehrere Verdichter verdichtete Luft zur Brennkraftmaschine liefern, während ein
anderer oder mehrere andere Verdichter die für die Abkühlung der Abgase benötigte
Luft erzeugen..
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Falls mehr als ein Verdichter vorgesehen ist, können ein oder mehrere
Verdichter durch die Abgase der Turbine getrieben werden, indem der oder die anderen
Verdichter von der Brennkraftmaschine getrieben werden können.