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DE1051071B - Verbrennungsvorrichtung fuer UEberschall-Staustrahltriebwerke - Google Patents

Verbrennungsvorrichtung fuer UEberschall-Staustrahltriebwerke

Info

Publication number
DE1051071B
DE1051071B DES48817A DES0048817A DE1051071B DE 1051071 B DE1051071 B DE 1051071B DE S48817 A DES48817 A DE S48817A DE S0048817 A DES0048817 A DE S0048817A DE 1051071 B DE1051071 B DE 1051071B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
combustion device
injection
pipe
ramjet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES48817A
Other languages
English (en)
Inventor
Lucien Louis Trousse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sud Aviation Societe Nationale de Constructions Aerdnaettiques
Original Assignee
Sud Aviation Societe Nationale de Constructions Aerdnaettiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sud Aviation Societe Nationale de Constructions Aerdnaettiques filed Critical Sud Aviation Societe Nationale de Constructions Aerdnaettiques
Publication of DE1051071B publication Critical patent/DE1051071B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/10Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Description

  • Verbrennungsvorrichtung für Uberschall-Staustrahltriebwerke Bei Verbrennungsvorrichtungen für Staustrahltriebwerke, die bei Flugzeugen Verwendung finden, bereitet bekanntlich die Zündung des Brennstoffes in dem mit zumeist hoher Geschwindigkeit strömenden Gasstrom besondere Schwierigkeiten. Um diese zu vermeiden, ist eine Einrichtung für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Gasstrom von großer Geschwindigkeit bekanntgeworden, bei der eine stabilisierte Flammenzone innerhalb des Gasstromes erzeugt wird sowie die Einführung von Brennstoff in diese Zone hinein erfolgt und weiterer Brennstoff in den Gasstrom in einen Bereich stromabwärts dieser Zone eingeführt wird, so daß eine stabile Verbrennung dieses Brennstoffes dadurch stattfindet, daß er an der Flamme der stabilisierten Zone entzündet wird. Diese Maßnahmen reichen jedoch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten nicht aus. Allerdings ist auch eine Einrichtung zur Erzeugung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in Staustrahltriebwerken bekanntgeworden, bei der ein sogenannter Nebenkreis vorgesehen ist, in welchem zwei Gasströme aufeinanderprallen, so daß ein Staugebiet entsteht, wobei die beiden Gasströme entweder aus reiner Luft bestehen und in das Staugebiet Kraftstoff eingebracht wird oder die beiden Gasströme derart zusammengesetzte Kraftstoff-Luft-Gemische sind, daß im Bereich des Staugebietes ein zündfähiges Gemisch entsteht. Derartige Einrichtungen besitzen so eine zentrale Zündvorrichtung in einer mit radialen Rohrstutzen versehenen Kammer, in der die Luftgeschwindigkeit praktisch gleich Null ist. Auch bei diesen und ähnlichen bekannten Verbrennungsvorrichtungen treten jedoch Schwierigkeiten auf und erweist sich die Zündung oder die Stabilität der Flamme bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten oder plötzlichen bzw. großen Änderungen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses als nicht ausreichend. Derartige Änderungen im Brennstoff-Luft-Verhältnis treten bekanntlich nicht nur durch Veränderungen der Einstellung im Regelbereich der Vorrichtung auf, sondern sind insbesondere bei plötzlichen Beschleunigungen oder Verzögerungen des Flugzeuges, in welches das Staustrahltriebwerk eingebaut ist, unvermeidbar. Derartige Änderungen im Brennstoff-Luft-Gemisch treten jedoch auch dann auf, wenn das Staustrahltriebwerk mit Überschallgeschwindigkeit bewegt wird bzw. in dem Bereich der Überschallgeschwindigkeit eintritt. Dann entsteht nämlich eine Stoßwelle vor dem Staustrahltriebwerk, und zwar an seinem Eintrittsstutzen bzw. dicht dahinter, was zu einem Aussetzen der Verbrennung führen kann. Nachteilig ist bei den bekannten Vorrichtungen außerdem der zum Teil nur geringe, durch die mangelnde Stabilität der Flamme beschränkte Regelbereich in bezug auf das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, der verhältnismäßig schlechte Verbrennungwirkungsgrad, insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und eine oft unvorteilhafte Baulänge.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Verbrennungsvorrichtung für Überschall-Staustrahltriebwerke so auszubilden, daß unter allen Flugbedingungen die Zündung mit Sicherheit erreicht wird und die Verbrennung mit stabiler Flamme erfolgt. Insbesondere soll ein weiterer Regelbereich in bezüg auf das Kraftstoff-Luft-Verhältnis erreicht werden und soll außerdem auch ein Abreißen der Verbrennung bei plötzlichen Änderungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, wie es durch plötzliche Beschleunigungen oder Verzögerungen oder Eintreten in den Bereich der Überschallgeschwindigkeit auftreten kann, vermieden werden. Im ganzen soll dabei der Verbrennungswirkungsgra,d vorteilhaft gestaltet und die Vorrichtung selbst in ihrer baulichen Erstreckung klein gehalten werden.
  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung für Überschall-Staustrahltriebwerke mit einer zentralen Zündvorrichtung in einer mit radialem Rohrstutzen versehenen Kammer, in der die Luftgeschwindigkeit praktisch gleich Null ist. Die Erfindung besteht darin, im Kreis strahlenförmig um die Zündkammer Zündbrenner anzuordnen, die nach Art kleiner, mit Brennstoff von innen her versorgter Unterschall-Staustrahltriebwerke ausgebildet sind, und durch radiale Rohrstutzen diese Zündbrenner mit der Zündkammer zu verbinden, wobei Paare von Haupteinspritzdüsenträgern zwischen diesen Zündbrennern liegen und jeweils im wesentlichen an der engsten Stelle des Durchganges zwischen den Außenwänden je in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Zündbrenner angeordnet sind und wobei endlich diese Außenwände hinter jedem Paar der Haupteinspritzdüsenträger durch zumindest ein Flammenleitblech miteinander verbunden sind. Zündbrenner, die nach Art kleiner, mit Brennstoff von innen versorgter Unterschall-Staustrahltriebwerke arbeiten, sind an sich bekannt, so daß allein für diese Brenner in der vorliegenden Erfindung ebenso wenig Schutz begehrt wird wie für ebenfalls an sich bekannte Flammenleitbleche.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung gekennzeichnet durch eine Ausbildung der kleinen Unterschall-Staustrahltriebwerke für die Zündbrenner, bei der im Diffusorendquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit gering ist, ferner ein Flammenstabilisator und ein Einspritzrohr vorgesehen ist, welches den Brennstoff gegen den Luftstrom einspritzt und vor diesem Stabilisator angeordnet ist, wobei das ganze in einer Umhüllung sitzt, welche abgeplattet und in Längsrichtung profiliert ist. Bei dieser Ausführungsform sind allerdings bei dem Zündbrenner ein Flammenstabilisator und gegen den Luftstrom spritzende Brennstoffdüsen vor dem Stabilisator an sich bekannt, wobei das ganze in einer abgeplatteten Umhüllung sitzt. Nichtsdestoweniger erreicht die Erfindung durch die Vereinigung der beschriebenen Merkmale die Vermeidung der eingangs erwähnten Nachteile und eine Verbrennungsvorrichtung, die mit außerordentlich stabiler Flamme unter allen Betriebsbedingungen, die bei einem modernen Flugzeug auftreten können, zünden.
  • Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene 'Weise verwirklichen. So geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, daß die zentrale Zündvorrichtung aus einem zylindrischen axialen Rohr besteht, welche an seinem Umfang mit Brennstoffdüsen versehen ist und durch einen konischen Feuerschutz abgedeckt ist, der an seinem Umfang Löcher besitzt, die direkt auf die radialen Rohrstutzen weisen, wobei im übrigen der Brennstoff durch mindestens einen chemischen Zünder entzündet wird. Die Ausbildung der Paare der Haupteinspritzdüsenträger soll im Rahmen der Erfindung eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes in der durch die engste Durchgangsstelle zwischen zwei nebeneinanderliegenden Zündbrennern strömenden Luftmenge unabhängig von der Anzahl und Form der Durchgänge sicherstellen. Außerdem empfiehlt es sich, die Düsen der Haupteinspritzdüsenträgerpaare an Verteilerkränzen anzuschließen, welche unabhängig voneinander mit Brennstoff versorgt werden, um die Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck regulieren zu können. Bevorzugt besitzt im übrigen jedes Paar Haupteinspritzdüsenträger ein erstes Rohr mit Einspritzdüsen, welche dem Luftstrom entgegen einspritzen, wobei dieses Rohr an der engsten Stelle des Durchganges sitzt und wobei ein zweites Rohr vorgesehen ist, das hinter dem ersteren liegt und sowohl radial wie transversal über das erste Rohr hinausragt und nur an den Rohrteilen, die über das erste Rohr hinausragen, mit Einspritzdüsen, die dem Luftstrom entgegen (.inspritzen, ausgerüstet ist.
  • Die Anzahl der bei erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtungen vorzusehenen Zündbrenner ist an sich beliebig. Bei Anordnung von acht Zündbrennern empfiehlt die Erfindung, daß der erste Düsenträger in I-Form ausgebildet ist und der zweite Düsenträger in Y-Form, welche nur auf ihren divergierenden Rohrarmen, im wesentlichen parallel zu dem danebenliegenden Außenwänden der Zündbrenner verlaufend, Einspritzdüsen besitzt. Soweit es sich jedoch um sechs Zündbrenner handelt, empfiehlt die Erfindung, deren ersten Düsenträger in T-Form auszubilden, deren zentraler Ast radial verläuft, und bei dem dieser und der Querast mit Einspritzdüsen versehen sind, daß ferner der zweite Düsenträger die Form einer geschlossenen Lyra hat, bei welcher nur die Seitenrohre und das oberste Rohr mit Einspritzdüsen versehen sind, wobei diese Seitenrohre und das obere Rohr seitwärts vom Ouerrohr des T-förmigen Düsenträgers sitzen und über diesen hinausragen.
  • Die Haupteinspritzung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung, wie erwähnt, entgegen dem Luftstrom, wobei die Erfindung empfiehlt, daß die Winkel, welche zwischen der Einspritzrichtung und dem gegenläufigen Luftstrom gebildet werden, von 0 bis 90° variieren können.
  • Im übrigen empfiehlt es sich, die Verteilerkränze von einem aus wärmeisolierenden Material bestehenden Dichtring zu umgeben, in dem die radialen Rohrstutzen ausgespart sind. Soweit es sich bei den erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtungen um solche für Staustrahltriebwerke mit Diffusor ohne Mittelkörper handelt, empfiehlt im übrigen die Erfindung, daß die Vorrichtung in ihrem vorderen Mittelabschnitt eine kegelförmige Verkleidung aufweist und daß sie in der Endzone des Diffusors des Staustrahltriebwerkes auf der zylindrischen Wand desselben sitzt. Handelt es sich dagegen um Staustrahltriebwerke mit zentralem Kern, so empfiehlt die Erfindung, daß die Verbrennungsvorrichtung von der hinteren Spitze des zentralen Kerns des Staustrahltriebwerkes getragen wird, welches so geformt ist, daß die Strömungquerschnitte stromabwärts, vorzugsweise linear, zu- oder abnehmen.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt vor allem darin zu sehen, daß bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und einfacher baulicher Gestaltung sowie gedrungener Bauweise die Erfindung eine Verbrennungsvorrichtung verwirklicht, die unter allen Betriebsbedingungen eines Flugzeuges sicher zündet und mit stabiler Flamme brennt, so daß auch bei Überschreiten der Überschallgeschwindigkeit ein Abreißen der Flamme nicht eintritt und bei plötzlichen Änderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses eine sichere Verbrennung gewährleistet werden kann.
  • Im folgenden wird die Erfindung an Hand der lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines mit einer erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung ausgerüsteten Überschall-Staustrahltriebwerks mit Diffusor ohne Mittelkörper, Fig. 2 einen schematischen Schnitt eines mit einer erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung ausgerüsteten Überschall-Staustrahltriebwerks mit Mittelkörper, Fig.3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung, Fig.4 eine Ansicht auf das Vorderende der in Fig.3 dargestellten Vorrichtung, wobei die Abmessungen der Einspritzlöcher zur Verdeutlichung der Zeichnung stark übertrieben sind, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5 in vergrößertem Maßstab, Fig. 7 einen Längsschnitt eines kleinen abgeplatteten Unterschall-Staustrahltriebwerkes, Fig. 8 einen Querschnitt eines mit seiner Schutzverkleidung versehenen Haupteinspritzdüsenträgers, die Fig. 9 und 10 axiale Schnitte der I-förmigen und V-förmigen Haupteinspritzdüsenträger, und die Fig. 11 und 12 schematisch zwei weitere Ausführungsformen der Haupteinspritzdüsenträger.
  • Wie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt, weist die erfingungsgemäße Verbrennungsvorrichtung eine gewisse Zahl von Zündbrennern A auf, acht bei dem dargestellten Beispiel, welche strahlenförmig um eine mittlere Vorrichtung zur Zündung mit großer Geschwindigkeit B angeordnet sind, sowie eine Hauptverbrennungsanordnung, welche in den Zwischenräumen C zwischen den Zündbrennern A angeordnet ist.
  • Jeder Zündbrenner A wird durch Profile gebildet, welche die Form von kleinen abgeplatteten Unterschall-Staustrahltrieb;verken haben, in welchen die Geschwindigkeit am Ende des Diffusors sehr gering ist. Diese Profile (Fig.7) werden durch eine Außenwand 1, einen Unterschalidiffusor 2, einen Flammenstabilisator 3 in Form eines Dieders und ein mit Löchern S (Fig. 4) versehenes radiales Einspritzrohr 4 gebildet, welches die Einspritzung .entgegen dem Luftstrom vornimmt und vor dem Flammenstabilisator 3 liegt. Die profilierte Außenwand führt zu sehr geringen Druckverlusten, und die sehr geringe Geschwindigkeit am Ende des Diffusors 2 gibt der Flamme eine sehr gute Stabilität, selbst bei sehr großen Geschwindigkeiten um die Profile herum, und zwar unabhängig von dem Brennstoff-Luft-Gehalt. Die Einspritzrohre der Zündbrenner sind an einem ringkörp.erförmigen hohlen Kranz 6 (Fig. 5) angebracht, welcher durch ein Rohr 7 mit Brennstoff gespeist wird.
  • Die radiale Anordnung der Zündbrenner an Stelle einer großen mittleren Zündflamme, welche im allgemeinen durch ein den Diffusor des eigentlichen Staustrahltriebwerks verlängerndes zentrales Staustrahltriebwerk gebildet wird, gestattet in dem Staustrahltriebwerk für eine gegebene Ausbildung eine größere Länge der Verbrennungskammer und innerhalb der Verbrennungsvorrichtung einen verfügbaren Raum D zu erhalten. in welchem der nicht dargestellte Brennstoffmengenregler untergebracht wird.
  • Die Zündvorrichtung B (Fig. 5 und 6) wird durch einen oder mehrere chemische Zünder mit Pulver oder Magnesium 8 gebildet, welche die Flamme an den Brennstoff weiterleiten, welcher durch eine Spritzdüse 9 mit ausstrahlenden Löchern in eine Kammer 10 eingespritzt wird, in welcher die Geschwindigkeit der Luft praktisch Null ist. Die Spritzdüse 9 ist gegen die Flamme des Zünders durch einen Schutzkegel 11 mit Löchern 12 geschützt. Diese Löcher dienen für den Durchtritt der Brennstoffstrahlen, welche in als Rohrstutzen ausgebildete Flammrohre 13 geleitet werden, welche hinter jedem Flammenstabilisator 3 der Zündbrenner A münden.
  • Die Haupteinspritzung erfolgt (Fig. 4 und 5) in die Zwischenräume C mit sektorförmigem Querschnitt zwischen den Zündbrennern A. Diese Einspritzung erfolgt mit Hilfe von zwei Kränzen von Einspritzern. Der erste wird durch einen hohlen ringkörperförmigen Kranz 14 gebildet, weicher mit Brennstoff durch ein Rohr 15 gespeist wird und I-förmige radiale Haupteinspritzer 16 trägt, welche etwa in dem kleinsten Durchtrittsquerschnitt für. die Luft zwischen den Außenwänden der kleinen abgeplatteten Unterschall-Staustrahltriebwerke A angeordnet sind. Der zweite wird durch einen hohlen ringkörperförmigen Kranz 17 gebildet, welcher mit Brennstoff unabhängig von dem Kranz 14 durch ein Rohr 18 gespeist wird und Y-förmige Haupteinspritzer 19 trägt, welche in der Nähe der I-förmigen Einspritzer 16 angeordnet sind. Zur Verringerung der durch die Zündvorrichtung erzeugten intensiven Hitzewirkung sind die Füße der Haupteinspritzer 16 und 19 sowie ihre Kränze 14 und 17 zur Speisung mit Brennstoff durch eine Asbestpackung 20 (Fig. 5) geschützt, welche um die Zündkamnmer 10 und die Flammrohre 13 herum in einem Gehäuse21 angeordnet ist, welches den Boden der kleinen Unterschall-Staustrahltriebwerke begrenzt. Ferner schützt ein. Profilteil 22 (Fig.5 und 8) den radialen Anschl ßtei123 eines jeden Y-förmigen Einspritzers 19.
  • Die Einspritzer 16 und 19 enthalten Löcher 24 bzw. 25 (Fig. 9 und 10) zur Einspritzung des Brennstoffs mit Winkeln, welche in bezug auf die dem Luftstrom entgegengesetzte Richtung zwischen 0 und 90° liegen können. Die beiden Kränze 14 und 17 können unabhängig voneinander mit Brennstoff gespeist werden, wobei diese Speiseart und die Veränderung des Einspritzdruckes die Vergleichmäßigung der Verbrennung unabhängig von der Höhe ermöglicht.
  • Die Mischung zwischen Luft und Brennstoff der Haupteinspritzanordnung erfolgt auf dem strichpunktierten Weg a-b der Fig. 7. Das Gemisch erwärmt sich durch Berührung mit der Zündflamme der kleinen abgeplatteten Unterschall-Staustrahltriebwerke auf dem Weg b-c, um seine Zündtemperatur bei c zu erreichen und die Flammenfront c-d zu bilden. Das strichpunktiert in Fig. 7 dargestellte Volumen der aus der divergierenden Öffnung 26 des Bodens des Unterschall-Staustrahltriebwerks austretenden Zündflamme muß so bemessen sein, daß die Kühlung der Zündflamme aus dem Weg b-c, auf welchem der Wärmeaustausch erfolgt, klein ist, so daß in jedem Fall die Zündtemperatur des Hauptgemisches erreicht werden kann, bevor dieses bei e das Ende der Zündflamme erreicht.
  • Zur Vermeidung dieses Nachteils bei einer ungenügenden Ausbildung der Zündflamme, schlechten Verhältnissen zwischen den Brennstoffmengen des Zündbrenners und des Hauptbrenners oder zu großen Geschwindigkeiten des HauptluftbrennstofFgemisches kann man Flammenstabilisatoren 27 und 28 (Fig. 5 und 4) vorsehen, welche durch zwischen den Zündbrennern A angeordnete kreisbogenförmige Teile gebildet werden. Sie haben einen V-förmigen Querschnitt, dessen Spitze den Haupteinspritzern zugekehrt ist, und sind an den Wänden 1 der Zündbrenner A in der Nähe des Hinterendes des Apparates befestigt.
  • Die Verbrennungsvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn wird das Staustrahltriebwerk mit einer gewissen Bewegungsgeschwindigkeit durch Hilfstriebwerke angetrieben. Hierauf laufen im Augenblick der Zündung der chemischen Zünder folgende Vorgänge in einigen Sekunden ab: Der mittlere Einspritzer 9, welcher mit Brennstoff unter Druck gespeist wird und dessen Löcher in die Achse der Löcher der Schutzverkleidung 11 und der Kamine oder Flammrohre 13 ausstrahlen, spritzt in die Kammer 10 Brennstoff ein, welcher sich unter der Einwirkung der chemischen Zünder 8 entzündet. Die Brennstoffflammen und die Flammen der chemischen Zünden kombinieren sich in den Kaminen 13 und breiten sich hinter den Flammenstabilisatoren 3 der Zündbrenner A aus, in welche der Brennstoff durch die Rohre 4 eingespritzt wird. Die in die Unterschall-Staustrahltriebwerke eintretende Luft zerstäubt den Brennstoff, welcher sich hinter den Flammenstabilisatoren 3 durch die Wirkung der von den Kaminen 13 kommenden ausstrahlenden Flammen entzündet. Die aus den Unterschall-Staustrahltriebwerken A austretenden Zündflammen zünden das Luft-Brennstoff-Gemisch, welches in die Zwischenräume C durch die I-förmigen Hauptspritzdüsen 16 und/oder Y-förmigen Hauptspritzdüsen 19 eingespritzt wird, und die durch diese Spritzdüsen erhaltene Stabilisierung wird durch die Flammenstabilisatoren 27 und 28 vergrößert, welche die Durchwirbelung steigern und somit die V orheizzeit des Hauptgemisches durch Strahlung der Zündflammen vergrößern.
  • Die obige Vorrichtung erfüllt die für ein Unterschall-Staustrahltriebwerk erforderlichen günstigsten Bedingungen, nämlich eine gute Flammenstabilität für erhebliche Schwankungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, kleine Druckverluste, guter Verbrennungswirkungsgrad, geringe Länge und '.Möglichkeit der Zündung bei einer hohen Machzahl.
  • Falls die Zahl der kleinen abgeplatteten profilierten Unterschall-Staustrahltriebwerke kleiner als acht ist, können die Haupteinspritzer zur richtigen Verteilung des Brennstoffes auf die Zwischenräume zwischen diesen Staustrahltriebwerken in Abhängigkeit von der Zahl dieser Zwischenräume und der Form ihrer Querschnitte an der Stelle der Haupteinspritzer insbesondere in der auf Fig. 11 und 12 dargestellten Weise ausgebildet werden, welche dem Fall von sechs Staustrahltriebwerken entspricht und insbesondere zum Ersatz der I-förmigen und Y-förmigen Spritzdüsen der oben für acht Unterschall-Staustrahltriebwerke beschriebenen Vorrichtung bestimmt ist.
  • Die in Fig. 11 dargestellte Spritzdüse, welche die I-förmige Spritzdüse ersetzen soll, hat die Form eines T, bei welchem die Rohre 29 und 30 mit Einspritzlöchern versehen sind. Beider in Fig. 12 dargestellten Spritzdüse, welche die Y-förmige Spritzdüse ersetzen soll, wird die Form einer geschlossenen Lyra benutzt, bei welcher die Rohre 31, 32 und 33 mit Einspritzlöchern versehen sind, während das untere Verbindungsrohr 34 und das Tragrohr 35 keine Einspritzlöcher enthalten.
  • Die Erfindung ist ferner sowohl auf Staustrahltriebwerke mit Diffusor ohne Mittelkörper als auch auf Staustrahltriebwerk mit Mittelkörper anwendbar.
  • In dem ersteren in Fig.1 dargestellten Fall ist die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 28a innerhalb des Staustrahltriebwerks an der zylindrischen Wand 29a in der Zone des Endes des Diffusors 30a befestigt, wobei der vordere Mittelabschnitt 31a der Vorrichtung mit einer Verkleidung versehen ist, wobei die Brennstoffleitungen von außen kommen und zu den kleinen Unterschall-Staustrahltriebwerken führen.
  • Bei dem zweiten Fall, welcher Überschall-Staustrahltriebwerke mit größeren Geschwindigkeiten betrifft, wird die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 32a in der Hülle 33a des Staustrahltriebwerkes von der Spitze 34a des rückwärtigen Kegels des zentralen Kerns 35a getragen, dessen Vorderkegel 36a über den Lufteintritt des Diffusors vorsteht (Fig. 2-).

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verbrennungsvorrichtung für Überschall-Staustrahltriebwerke mit einer zentralen Zündvorrichtung in einer mit radialem Rohrstutzen versehenen Kammer, in der die Luftgeschwindigkeit praktisch gleich Null ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreis strahlenförmig um die Zündkammer (10) nach Art kleiner, mit Brennstoff von innen her versorgter Unterschall-Staustrahltriebwerke ausgebildete Zündbrenner (A) angeordnet und durch die radialen Rohrstutzen (13) mit der Zündkammer (10) verbunden sind und daß Paare von Haupteinspritzdüsenträgern (16, 19) zwischen diesen Zündbrennern liegen und jeweils im wesentlichen an der engsten Stelle des Durchganges (C) zwischen den Außenwänden je in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zündbrenner (A) angeordnet sind, und daß endlich diese Außenwände hinter jedem Paar Haupteinspritzdüsenträgern durch zumindest ein Flammenleitblech (27, 28) miteinander verbunden sind.
  2. 2. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der kleinen Unterschall-Staustrahltriebwerke für die Zündbrenner, bei der im Diffusorendquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit gering ist, ferner ein Flammenstabilisator (3) und ein Einspritzrohr (4) vorgesehen sind, welch letzteres den Brennstoff gegen den Luftstrom einspritzt und vor diesem Stabilisator angeordnet ist, wobei das Ganze in einer Umhüllung (1) sitzt, welche abgeplattet und in der Längsrichtung profiliert ist.
  3. 3. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zündvorrichtung (B) aus einem zylindrischen, axialen Rohr (9) besteht, welches an seinem Umfang mit Brennstoffdüsen versehen und durch einen konischen Feuerschutz (11) abgedeckt ist, .der an seinem Umfang Löcher (12) besitzt, die direkt auf die radialen Rohrstutzen (13) weisen, und daß der Brennstoff durch zumindest einen chemischen Zünder (8) entzündet wird.
  4. 4. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Paare der Haupteinspritzdüsenträger (16, 19) eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes in der durch die engste Durchgangsstelle (C) zwischen zwei nebeneinanderliegenden Zündbrennern strömenden Luftmenge, unabhängig von der Anzahl und Form der Durchgänge, sicherstellt.
  5. 5. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der Haupteinspritzdüsenträgerpaare an Verteilerkränze (14, 17) angeschlossen sind, welche unabhängig voneinander mit Brennstoff versorgt werden, um die Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck regulieren zu können.
  6. 6. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar Haupteinspritzdüsenträger ein erstes Rohr (16) mit Einspritzdüsen besitzt, welche dem Luftstrom entgegen einspritzen, wobei dieses Rohr an der engsten Stelle des Durchganges (C) angeordnet ist, und daß ein zweites Rohr (19) vorgesehen ist, das hinter dem ersteren liebt und welches sowohl radial wie transversal über das erste Rohr hinausragt und nur an den Rohrteilen, die über das erste Rohr hinausragen, mit Einspritzdüsen, die dem Luftstrom entgegen einspritzen, ausgerüstet ist. 7.
  7. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von acht Zündbrennern der erste Düsenträger (16) in I-Form ausgebildet ist und der zweite Düsenträger (19) in Y-Form, welche nur auf ihren divergierenden Rohrarmen, die im wesentlichen parallel zu den danebenliegenden Außenwänden der Zündbrenner verlaufen, Einspritzdüsen besitzt. B.
  8. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von sechs Zündbrennern der erste Düsenträger (30) in T-Form ausgebildet ist, deren zentraler Ast radial verläuft und bei der dieser und der Querast mit Einspritzdüsen versehen sind, ferner der zweite Düsenträger (31 bis 35) die Form einer geschlossenen Lyra hat, bei welcher nur die Seitenrohre (31, 33) und das obere Rohr (32) mit Einspritzdüsen versehen sind, wobei diese Seitenrohre und das obere Rohr seitwärts vom Querrohr des T-förmigen Düsenträgers sitzen und über diesen hinausragen.
  9. 9. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupteinspritzung entgegen dem Luftstrom erfolgt und daß die Winkel, welche zwischen der Einspritzrichtung und dem gegenläufigen Luftstrom gebildet werden, von 0 bis 90° variieren können.
  10. 10. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkränze (14, 17) von einem aus wärmeisolierendem Material bestehenden Dichtring (20) umgeben sind, in dem die radialen Rohrstutzen (13) ausgespart sind.
  11. 11. Verbrennungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in Staustrahltriebwerken mit Diffusor ohne Mittelkörper, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem vorderen Mittelabschnitt eine kegelförmige Verkleidung (31 a) aufweist und in der Endzone des Diffusors (30 a) des Staustrahltriebwerks (29 a) auf der zylindrischen Wand desselben sitzt.
  12. 12. Verbrennungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 in Staustrahltriebwerken mit zentralem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß sie von der hinteren Spitze (34a) des zentralen Kerns (35a) des Staustrahltriebwerks (33a) getragen wird, welches so geformt ist, daß die Strömungsquerschnitte stromabwärts vorzugsweise linear zu- oder abnehmen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 896 763, 846343, 554 906; schweizerische Patentschrift Nr. 275 577; französische Patentschriften Nr. 1033 590, 970 988; britische Patentschriften Nr. 719 301, 690941, 659 795; USA.-Patentschrift Nr. 2 679 137; R. Sauer, »Theoretische Einführung in die Gasdynamik«, Springer-Verlag, Berlin 1943, S. 12; A. S t o d o 1 a, »Dampf- und Gasturbinen«, Springer-Verlag, Berlin 1924, S. 83.
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