-
Strahlantrieb für Luftfahrzeuge Die Erfindung betrifft einen 'Strahlantrieb
für Luftfahrzeuge, bestehend aus einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Ausströmdüse;
bei welchem eine Teilverbrennung des Kraftstoffes in einem in den verdichteten Luftstrom
hineinragenden und diesen ablenkenden Stauraum erfolgt, dessen Querschnitt, in der
Strömungsrichtung gesehen, größer wird, während die völlige Verbrennung in einem
anschließenden Wirbelraum stattfindet.
-
Es war bisher üblich, wie in Abb. r dargestellt, in dem Strom der
verdichteten Luft einen hohlen Staukörper 2 derart anzuordnen, daß die verdichtete
Luft zum größten Teil nach außen abgedrängt wird und durch den ringförmigen Querschnitt
3 in den Brennraum q. gelangt, während ein kleiner Teil der Luft durch. eine dem
Luftstrom entgegengerichtete Öffnung 5 in den Stauraum 6 des hohlen Staukörpers
2 eintritt, wo er infolge der trichterförmigen Erweiterung seine Geschwindigkeit
erheblich vermindert. Auf diese Weise ist es möglich, den in den Stauraum 6 durch
den Brenner 7 und die Zuleitung 8 eingeführten Brennstoff zum Teil, d. h. unvollständig,
zu verbrennen. Durch die Anordnung des Stauraumes wird dabei eine Verbrennung
überhaupt erst ermöglicht, weil ohne ihn die Luftgeschwindigkeit
größer wäre als die Geschwindigkeit, mit der sich die Flamme ausbreitet. Zur Einleitung
des Brennvorganges sind Zündvorrichtungen g vorgesehen. Im Raum q., der sich an
den Stauraum 6 allschließt. wird dann die durch den Ouerschnitt 3 mit großer Geschwindigkeit
eintretende Luft unter Wirbelung mit den im Stauraum 6 unter Luftmangel verbrannten
Gasen vermischt und die völlige Verbrennung des in don Brenner eingebrachten Kraftstoffes
bewirla.
-
Während diese Anordnung sich in der Praxis bei kleineren Abmessungen
der Brennkammer gut bewährt hat, versagt sie bei großen Brennkammern, weil das Verhältnis
von Stauraum zu Außenraum ungünstig wird. Auch wird mit wachsendem Brennraumquerschnitt
bei der bisher üblichen Anordnung die Flammenlänge immer größer und erreicht infolge
der für Strahlantriebe üblichen, sehr hohen Luftgeschwindigkeit Werte, die das technisch
tragbare 'Iaß in den Fällen übersteigen, in welchen der Stauraumbrenner in einem
Strahlantrieb zum Vortrieb von Luftfahrzeugen verwendet werden soll. In diesen Fällen
müssen nämlich das Gewicht und der Widerstand des Brennraumes möglichst klein gehalten
werden, eine Forderung, die nur dann erfüllt werden kann, wenn es gelingt. die Flammenlänge
möglichst klein zu halten. Es wurde zur Abhilfe schon versucht, mehrere Brenner
mit mehreren Stauräumen anzuordnen; jedoch hat diese Anordnung den Nachteil, daß
für jeden Brenner eine besondere Zündvorrichtung vorgesehen werden muß. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß beim Versagen der Zündvorrichtung eines Brenners dieser
nicht von den Nachbarbrennern mitgezündet wird, sondern daß sein Kraftstoff unv
erbrannt in den Wirbelraum gelangt, wo er unter explosionsartigen und für den Betrieb
des Strahlantriebs unerwünschten Erscheinungen verpufft.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung dieser Nachteile einen
auch für große Strahlantriebe brauchbaren Stauraumbrenner zu schaffen, der mit nur
einer Zündvorrichtung auskommt und infolgedessen die Gewähr für gleichmäßiges Verbrennen
des gesamten Kraftstoffes bietet.
-
Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck der Stauraum durch einen
ringförmigen Hohlkörper gebildet, dessen Ouerschnitt, in der Strömungsrichtung gesellen,
sich etwa nach der Art eines Trichters erweitert, wobei in der der zuströmenden
Luft zugekehrten ringförmigen Öffnung, und zwar vorzugsweise gleichmäßig verteilt,
die Kraftstoffzuführung erfolgt. Im weiteren Ausbau der Erfindung soll die Kraftstoffzuführungseinrichtung
durch einen ringförmigen Hohlkörper gebildet «-erden. welcher nach dem Stauraum
zu einen ringförmigen, nach Art einer Düse wirkenden Iiraftstoifaustrittssclilitz
besitzt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung Evird der ringiörmige Stauraum
mit der dazugehörigen Kraftstoffzuführungseinrichtung so angeordnet, daß der aus
dem Brenner austretende Kraftstoff auf keinen Fall die Wand der Brennkammer treffen
kann, und ferner derart, daß bei der vollständigen Verbrennung des restlichen in
dem Stauraum bisher nicht verbrannten Kraftstoffes in der an den Stauraum anschließenden
Wirbelkammer. die ein Teil der Rückstoßdüse sein kann. die Verbrennungszone nicht
bis an die Wirbelkammerwand heranreicht, sondern dalzwischen dieser Zone und der
Wirbelkammerwand ein liolilzvlinderförmiges Luftpolster übrigbleibt. «-elches nicht
an der Verbrennung teilnimmt und so einen wirksamen Schutz der Wirbelkammerwand
vor den schädlichen Einwirkungen der heißen Brenngase bildet.
-
Die Vorteile der Erfindung sind erheblich. Einmal gestatten sie auch
bei großen Strahlantriebsanlagen die Anordnung von nur einer Zündvorrichtung, die
gegenüber der Anordnung mehrerer getrennter Brenner neben einer beträchtlichen Gewichtsersparnis
auch den Vorteil der Vermeidung explosionsartiger Verbrennung hat, welche sich unter
Uinstätiden auf die Ausgeglichenheit des Antriebs störend auswirken kann. Zum anderen
ist es möglich, durch die Anordnung eines Brenners nach der Erfindung die Wände
der Brennkammer vor den unmittelbaren Einwirkungen der Brenngase zu-schützen und
damit örtliche Überhitzung zu vermeiden. Schließlich wird durch eine schützende
Lufthülle nicht nur die Brennkammer, sondern auch die anschließende Rückstoßdüse
weitgehend den schädlichen Wirkungen der heißen Brenngase entzogen.
-
Die Zeichnung stellt beispielsweise einige Ausführungsbeispiele der
Erfindung im Mittellängsschnitt dar, und zwar zeigt Abb. 2 den Mittellängsschnitt
der Brennkammer eines Strahlantriebs mit einem Stauraumringbrenner nach der Erfindung,
Abb.3 eine besondere Ausführungsform der Kraftstoffzuführungseinrichtung für den
Brenner, Abb. -. eine andere Ausführungsform eines Staurautnringbrenners gemäß der
Erfindung. Der von einem Verdichter kommende Luftstrom in der Leitung i i wird.
-,vie in Abb. a dargestellt, durch den ringförmigetl. hohlen Staukörper i2 zum großen
Teil nach außen und nach der -Mitte zu abgelenkt. Dieser Teil der verdichteten Luft
strömt durch die ringförmige,
von der Wand der Leitung i i und dem
Staukörper 12 begrenzte Öffnung 13 und durch die Öffnung 13ä in der Mitte in den
Wirbelraum 14 ein. Der Rest der zuströmenden verdichteten Luft gelangt durch die
ringförmige Öffnung 15 in das Innere des Staukörpers i2, den eigentlichen Stauraum
16, der mit dem Wirbelraum 14 in offener Verbindung steht.
-
In dem ringförmigen Teil 15 des Staukörpers 12 ist die Kraftstoffzuführungseinrichtung
untergebracht, die bei der Ausführungsform nach Abb. 2 aus mehreren, im ringförmigen
Teil 15 gleichmäßig verteilten Spritzdüsen 17 mit den Kraftstoffzuleitungen 18 und
bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform aus einem in dem ringförmigen Teil
15 untergebrachten und mit einer Kraftstoffzuleitung 38 verbundenen
Hohlring 32 besteht, der nach dem Stauraum zu einen ringförmigen, nach Art einer
Düse wirkenden Kraftstoffaustrittsschlitz 33 besitzt. An Stelle dieses Schlitzes
33 könnte auch eine Mehrzahl einzelner, auf einem Kreisring angeordneter und düsenartig
ausgestalteter Kraftstoffaustrittsöffnungen vorhanden sein.
-
In dem Stauraum 16 (Abb. 2), welchem der Kraftstoff zerstäubt zugeführt
wird, wird infolge der stetigen Erweiterung seines Querschnitts die Luftgeschwindigkeit
herabgesetzt, so daß sich nach eingeleiteter Zündung die Flamme ausbilden und halten
kann. Da in dem Stauraum 16 nur ein kleiner Teil der gesamten Verdichterluft verfügbar
ist, brennt das Gasgemisch unter Luftmangel, so daß es bei seinem Austritt aus dem
Stauraum 16 noch erhebliche Mengen unverbrannten Kraftstoffes enthält. In dem an
den Stauraum 16 anschließenden Wirbelraum 14 mischen sich nun die nur teilweise
verbrannten Gase unter Wirbelung mit dem Hauptteil der Verdichterluft, wobei die
völlige Verbrennung des Kraftstoffes eintritt.
-
Bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
die Außenwand 22a des Staukörpers 22 so angeordnet, daß sie einen kleineren Winkel
mit der Mittellängsachse des Strahlantriebs bildet als die nach innen liegende Wand
22b des Staukörpers a2. Die Kraftstoffzuführungseinrichtung 28 wird ferner unter
einem solchen Winkel gegenüber der Mittellängsachse angestellt, daß der Kraftstoff
mehr nach der Mitte des Wirbelraumes 24 hin und nicht gegen die Wand 22a des Staukörpers
22 sowie nicht gegen die Wand 29 des Wirbelraumes 24 hin zerstäubt wird. Hierdurch
wird erreicht, daß weder die Wand 22a des Staukörpers 22 noch die Wand 29 des Wirbelraumes
24 der unmittelbaren Einwirkung der heißen Brenngase ausgesetzt sind. Die Verbrennungszone
ist im Gegenteil so weit von der Wand 29 des Wirbelraumes 24 entfernt, daß zwischen
dieser Zone und der Wand 29 noch ein unverwirbelter Strom 23 verdichteter Luft besteht,
der sich in der Form eines Hohlzylinders schützend gegen die Innenwand 29 des Wirbelraumes
24 anlegt.