DE964204C

DE964204C - Helicopters, in particular convertible aircraft, with gas turbine propulsion

Info

Publication number: DE964204C
Application number: DEB38036A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Leibach; Horst Schneider
Original assignee: BMW Studiengesellschaft fuer Triebwerksbau GmbH
Current assignee: BMW Studiengesellschaft fuer Triebwerksbau GmbH
Priority date: 1955-11-26
Filing date: 1955-11-26
Publication date: 1957-05-16

Description

Hubschrauber, insbesondere Wandelflugzeug, mit Gasturbinenantrieb Die Erfindung bezieht sich auf Hubschrauber, insbesondere auf sogenannte Wandelflugzeuge, bei denen im Waagerechtflug ein Gasturbinentriebwerk über ein Übersetzungsgetriebe mit der Luftschraube mechanisch gekuppelt ist. Bei diesen Flugzeugtypen wird beim Senkrechtstart eine beträchtlich größere Leistung benötigt, als für den Waagerechtflug erforderlich ist. Diese Mehrleistung kann bei gewöhnlichen Hubschraubern je nach Rotorleistung und gewünschter Steiggeschwindigkeit 3o bis 700/0., bei Wandelflugzeugen sogar 50 bis I5o% betragen. Bei Auslegung der Gasturbine für diese maximale Startleistung fällt das Triebwerk entsprechend schwer aus und muß im Waagerechtflug, der zeitlich den größten Anteil einnimmt, mit stark gedrosselter Leistung und dementsprechend geringem Wirkungsgrad arbeiten.Helicopters, in particular convertible aircraft, with gas turbine propulsion The invention relates to helicopters, in particular to so-called convertible aircraft, in which in horizontal flight a gas turbine engine via a transmission gear is mechanically coupled to the propeller. With these types of aircraft, the Vertical takeoff requires considerably more power than for level flight is required. This additional power can be achieved with ordinary helicopters depending on Rotor power and desired rate of climb 3o to 700/0., For convertible aircraft even 50 to 15o%. When designing the gas turbine for this maximum starting power if the engine fails accordingly heavy and must be in level flight, the temporal occupies the largest share, with strongly throttled performance and accordingly work with low efficiency.

Zur Vermeidung dieses Nachteils schlägt die Erfindung vor, eine zweite Gasturbine vorzusehen, die einen Kompressor antreibt, der der Luftschraube zwecks Reaktionsantriebes Druckluft zuführt.To avoid this disadvantage, the invention proposes a second Provide gas turbine, which drives a compressor, the purpose of the propeller Reaction drive feeds compressed air.

Die Aufteilung der Leistung wird dabei so gewählt, daß der mechanische Antrieb durch die Gasturbine mit Übersetzungsgetriebe zur Luftschraube für die aufzubringende Dauerleistung im Waagerechtflug und der Luftreaktionsantrieb mit Rückstoßdüsen an den Blattspitzen für die benötigte Mehrleistung beim Start ausgelegt wird.The division of the power is chosen so that the mechanical Drive by the gas turbine with transmission gear to the propeller for the to be applied Continuous power in level flight and the air reaction drive with recoil nozzles at the blade tips is designed for the required extra power at take-off.

Die vorgeschlagene Ausrüstung wirkt sich hinsichtlich Gewicht und Wirtschaftilichkeit des Betriebes vorteilhaft aus gegenüber einem reinen mechanischen Antrieb und gegenüber einem reinen Luftreaktionsantrieb. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Mehrleistung für den Start nicht mehr als 5o% gegenüber der Dauerleistung beträgt. In diesen Fällen kann als Antrieb für den Drucklufterzeuger und für den mechanischen Antrieb je eine Gasturbine der gleichen Type und als Drucklufterzeuger ebenfalls je ein Verdichter der gleichen Type verwendet werden.The proposed equipment affects both weight and Economic efficiency of the operation is advantageous compared to a purely mechanical one Drive and compared to a pure air reaction drive. Further advantages result if the additional power for the start is not more than 5o% compared to the continuous power amounts to. In these cases it can be used as a drive for the compressed air generator and for the mechanical drive a gas turbine of the same type and as a compressed air generator a compressor of the same type can also be used.

Die beiden Gasturbinen können getrennt voneinander, nur durch eine Luftleitung verbunden, an einer beliebigen und geeigneten Stelle des Flugzeuges untergebracht werden. Im Hinblick auf die Anwendung in einem Wandelflugzeug schlägt die Erfindung vor, die Gasturbine für den Reaktionsantrieb starr im Rumpf des Flugzeuges zu lagern und die Gasturbine mit Übersetzungsgetriebe und Luftschraube als Einheit schwenkbar außerhalb des Rumpfes im Tragflügel oder an Auslegern anzuordnen. Hierbei wird die von der Gasturbine für den Reaktionsantrieb kommende Druckluftleitung im Schwenkpunkt der schwenkbaren Einheit an die Hohlwelle der Luftschraube angeschlossen. Durch diese Anordnung braucht für den Senkrechtstart nur ein Teil des Gesamttriebwerkes geschwenkt werden, außerdem wird die Außenaerodynamik des Flugzeuges durch die zusätzliche Gasturbine in keiner Weise gestört. Die zur Zeit in Wandelflugzeugen üblichen Fernwellen und Verteilergetriebe falben, dabei fort.The two gas turbines can be separated from each other, only by one Air line connected, at any desired and suitable point on the aircraft be accommodated. With regard to application in a convertible aircraft suggests the invention before, the gas turbine for the reaction drive rigidly in the fuselage of the aircraft to store and the gas turbine with transmission gear and propeller as a unit to be arranged pivotably outside the fuselage in the wing or on booms. Here the compressed air line coming from the gas turbine for the reaction drive is im The pivot point of the pivoting unit is connected to the hollow shaft of the propeller. This arrangement means that only part of the entire engine is required for a vertical take-off be swiveled, in addition, the external aerodynamics of the aircraft by the additional Gas turbine not disturbed in any way. The long-distance waves currently used in convertible aircraft and transfer case, go on.

Für die Anordnung der schwenkbaren Gasturbine in einem starren Tragflügel wird vorteilhafterweise die Luftschraubenwelle gegenüber der Gasturbinenachse derart versetzt, daß die schwenkbare Einheit mit ihrem oberen Teil in einer vorderen Aussparung des Tragflügels und die eigentliche Gasturbine unter dem Tragflügel liegt, der hier nicht durchbrochen zu werden braucht. Die schwenkbare Lagerung erfolgt dabei im Tragflügel zu beiden Seiten und im wesentlichen im Schwerpunkt der Einheit.For the arrangement of the swiveling gas turbine in a rigid wing is advantageously the propeller shaft relative to the gas turbine axis in such a way offset that the pivotable unit with its upper part in a front recess of the wing and the actual gas turbine under the wing, which is here does not need to be broken. The pivoting storage takes place in the Wing on both sides and essentially in the center of gravity of the unit.

Zur Erhöhung der Luftschraubendrehzahl beim Start sieht die Erfindung die Anordnung eines Zweigang-Überholgetriebes vor, bei der das Einschalten des zweiten Ganges automatisch bei einem festgelegten Drehzahlverhältnis zwischen Luftschraube und schwenkbarer Gasturbine erfolgt. Der Freilauf des Überholgetriebes schafft außerdem die Möglichkeit, bei Ausfall der schwenkbaren Gasturbine oder beim Blockieren derselben die Luftschraube mit der anderen Gasturbine weiter anzutreiben.The invention provides for increasing the propeller speed at startup the arrangement of a two-speed overhaul transmission, in which the engagement of the second Ganges automatically at a specified speed ratio between propeller and swiveling gas turbine takes place. The freewheeling of the overhaul gear also creates the possibility of failure of the pivoting gas turbine or when the same is blocked to continue driving the propeller with the other gas turbine.

Der Drucklufterzeuger kann im Senkrecht- und Übergangsflug auch zur Aufbringung der zu Steuerzwecken durch Luftreaktionsdüsen benötigten Druckluft verwendet werden, so daß unter Umständen auf eine Steuerung der Rotorblätter bzw. Luftschraubenblätter verzichtet werden kann. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The compressed air generator can also be used in vertical and transitional flight Application of the compressed air required for control purposes by air reaction nozzles is used be, so that under certain circumstances on a control of the rotor blades or propeller blades can be dispensed with. The drawing shows a schematic representation of an embodiment the invention.

Der Tragflügel I eines Flugzeuges weist an seiner vorderen Kante eine Aussparung 2 auf, in der eine Triebwerkseinheit mit ihrem oberen Teil um den Punkt 3 schwenkbar gelagert ist. Diese Triebwerkseinheit besteht aus der Gasturbine 4 mit seitlich angeordneten Lufteinlässen 5, einem zweigängigen Überholgetriebe 6, der Luftschraubenhohlwelle 7 und der Luftschraube B. Die Anordnung der einzelner Aggregate ist hierbei so getroffen, daß die Luftschraubenhohlwelle 7 gegenüber der Längsachse der Gasturbine 4 derart versetzt ist, daß die Gasturbine mit dem zweigängigen Überholgetriebe 6 unterhalb dem Tragflügel I zu liegen kommt. Die strichpunktierten Umrißlinien deuten die Stellung des Triebwerkes für den Senkrechtstart an.The wing I of an aircraft has a on its front edge Recess 2, in which an engine unit with its upper part around the point 3 is pivotably mounted. This engine unit consists of the gas turbine 4 with laterally arranged air inlets 5, a two-speed overrunning gear 6, the propeller hollow shaft 7 and the propeller B. The arrangement of the individual Aggregates is made so that the propeller hollow shaft 7 opposite the The longitudinal axis of the gas turbine 4 is offset in such a way that the gas turbine with the two-speed Overhaul gear 6 comes to rest below the wing I. The dash-dotted ones Outlines indicate the position of the engine for vertical take-off.

Räumlich getrennt von dieser Gasturbine ist beispielsweise im Rumpf des Flugzeuges eine zweite Gasturbine 9 angeordnet, die aus der Gasturbine einen Lufteintritt Io besitzt und den Drucklufterzeuger II antreibt. Der Drucklufterzeuger II, der Luft durch den Eintritt I2 ansaugt, fördert diese nach der Verdichtung durch eine Rohrleitung 13, die im Schwenkpunkt 3 der anderen Gasturbine an die Luftschraubenhohlwelle 7 angeschlossen ist. Von hier strömt die Druckluft durch die hohl ausgeführte Luftschraube 8 zu Rückstoßdüsen 14 an den Blattspitzen der Luftschraube.This gas turbine is spatially separated, for example, in the fuselage of the aircraft a second gas turbine 9 is arranged, the one from the gas turbine Has air inlet Io and drives the compressed air generator II. The compressed air generator II, which sucks in air through inlet I2, conveys it through after compression a pipe 13, which at the pivot point 3 of the other gas turbine to the propeller hollow shaft 7 is connected. From here the compressed air flows through the hollow propeller 8 to thrust nozzles 14 on the blade tips of the propeller.

Soll der Drucklufterzeuger II die zu Steuerzwecken durch Luftreaktionsdüsen benötigte Druckluft miterzeugen, dann kann dieselbe beispielsweise am Druckluftauslaß 15 entnommen werden.Should the compressed air generator II use air reaction nozzles for control purposes Generate the required compressed air, then the same can for example at the compressed air outlet 15 can be taken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Hubschrauber, insbesondere Wandelflugzeug, mit mechanischem Antrieb der Luftschraube durch eine Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß für die benötigte Mehrleistung beim Start eine zweite Gasturbine vorgesehen ist, die einen Kompressor antreibt, der der Luftschraube zwecks Reaktionsantriebes Druckluft zuführt. PATENT CLAIMS: I. Helicopters, especially convertible aircraft, with mechanical drive of the propeller by a gas turbine, characterized in that that a second gas turbine is provided for the additional power required at start-up that drives a compressor that drives the propeller for the purpose of reaction Compressed air supplies.

2. Hubschrauber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraube mit der Gasturbine für den mechanischen Antrieb (4, 5) einschließlich des Übersetzungsgetriebes (6) als Einheit im Tragflügel (I) schwenkbar angeordnet ist. 2. Helicopter according to claim I, characterized in that including the propeller with the gas turbine for the mechanical drive (4, 5) of the transmission gear (6) pivotably arranged as a unit in the wing (I) is.

3. Hubschrauber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine für den mechanischen Antrieb (4, 5) mit Übersetzungs getriebe (6) und Luftschraube (7, 8) als Einheit an Auslegern schwenkbar gelagert ist. 3. Helicopter according to claim I, characterized in that the gas turbine for the mechanical drive (4, 5) with transmission gear (6) and propeller (7, 8) is pivotally mounted as a unit on booms.

4. Hubschrauber nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine für dken Luftreaktionsantrieb (9, io) im Rumpf des Flugzeuges starr gelagert ist, wobei die Luftzuführungsleitung (13) zur Luftschraube (8) im Schwenkpunkt (3) des Triebwerkes für den mechanischen Antrieb an die Luftschraubenhohlwelle (7) angeschlossen ist. 4. Helicopter according to claim i to 3, characterized in that the gas turbine for the air reaction drive (9, io) is rigidly mounted in the fuselage of the aircraft, the air supply line (13) to the propeller (8) in the pivot point (3) of the engine for the mechanical Drive is connected to the propeller hollow shaft (7).

5. Hubschrauber nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraubenhohlwelle (7) versetzt zur Achse der Gasturbine (4,5) für den mechanischen Antrieb angeordnet ist. 5. Helicopter according to Claims 1 to 4, characterized in that the propeller hollow shaft (7) arranged offset to the axis of the gas turbine (4,5) for the mechanical drive is.

6. Hubschrauber nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Einheit (4, 5, 6, 7) mit ihrem oberen Teil in einer vorderen Aussparung (2) des Tragflügels (I) und mit ihrem unteren Teil unterhalb des Tragflügels liegt. 6. Helicopter according to claim I to 5, characterized in that the pivotable Unit (4, 5, 6, 7) with its upper part in a front recess (2) of the Wing (I) and its lower part is below the wing.

7. Hubschrauber nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (6) zwischen Gasturbine (4, 5) und Luftschraubenwelle (7) als zweigängiges Überholgetriebe ausgebildet ist. B. Hubschrauber nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten des zweigängigen Überholgetriebes (6) automatisch in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis zwischen der Luftschraube (8) und der Gasturbine (4) für den mechanischen Antrieb erfolgt.7. Helicopter according to claim 1 to 6, characterized in that the transmission gear (6) between the gas turbine (4, 5) and propeller shaft (7) as a two-speed overrunning gear is trained. B. helicopter according to claim I to 7, characterized in that that the switching of the two-speed overhaul gear (6) is automatically dependent the speed ratio between the propeller (8) and the gas turbine (4) for the mechanical drive takes place.