DE1126255B

DE1126255B - Twin-flow jet engine with jet deflection

Info

Publication number: DE1126255B
Application number: DEM40366A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Langfelder
Original assignee: Messerschmitt AG
Current assignee: Messerschmitt AG
Priority date: 1959-01-31
Filing date: 1959-01-31
Publication date: 1962-03-22

Description

Zweistromstrahltriebwerk mit Strahlumlenkung Bei der Lösung des Problems von Senkrechtstart und -landung bzw. Kurzstart und -landung bei Überschallflugzeugen spielt die für den Hochgeschwindigkeitsflug bestimmte Auslegung der Zelle eine große Rolle. Die Flügel müssen kleine Streckung haben und dünn sein, wobei sich durch die kleine Flügelfläche eine hohe Flächenbelastung ergibt. Die Anwendung von auftriebserhöhenden Mitteln, wie Ausblasen oder Absaugen bzw. die Verwendung von Strahlklappen, ergibt unter diesen Umständen nur eine relativ kleine Vorteile, die bestenfalls eine Verkürzung der Start-und Landestrecken ermöglichen, aber keineswegs einen senkrechten Flug bei Start und Landung.Twin-flow jet engine with jet deflection In solving the problem vertical takeoff and landing or short takeoff and landing for supersonic aircraft The design of the airframe intended for high-speed flight plays a major role Role. The wings must have small elongation and be thin, being stretched through the small wing area results in a high wing loading. The application of buoyancy enhancers Means such as blowing out or suction or the use of jet flaps results under these circumstances only a relatively small benefit, a shortening at best the take-off and landing routes, but by no means allow vertical flight at take-off and landing.

Die nötigen Hubkräfte für den Schwebeflug oder für senkrechte Flugbewegungen, insbesondere bei kleinen vertikalen Geschwindigkeiten und kleinen Vorwärtsgeschwindigkeiten, wie sie in Bodennähe benötigt werden, können nur triebwerksseitig mit Sicherheit erbracht werden, da die aerodynamischen Kräfte von vorhandenen Tragflächen nicht ausreichen würden.The necessary lifting forces for hovering or for vertical flight movements, especially at low vertical speeds and low forward speeds, how they are needed near the ground can only be done with certainty on the engine side be provided because the aerodynamic forces of existing wings are not would be enough.

Es sind bisher mehrere Möglichkeiten vorgeschlagen worden, den Schub der Triebwerke als Hubkraft senkrecht oder annähernd senkrecht zur Start- und Landeebene auszunützen, und zwar durch Einbau besonderer zusätzlicher Hubtriebwerke ohne deren Verwendung für den Vorwärtsflug, schwenkbare Anordnung der Triebwerke für Vertikalschub und Horizontalschub, Ablenkung des Abgasstrahles der Triebwerke mittels aerodynamischer Effekte, durch Leitflächen im Strahl, oder durch verschwenkbare Umlenkdüsen.Several ways have been proposed so far, the thrust of the engines as lifting force perpendicular or almost perpendicular to the take-off and landing plane to take advantage of, by installing special additional lifting drives without them Use for forward flight, swiveling arrangement of the engines for vertical thrust and horizontal thrust, deflection of the exhaust jet of the engines by means of aerodynamic Effects, through guide surfaces in the jet, or through swiveling deflection nozzles.

Alle diese genannten Möglichkeiten sind mit wirkungsgradmäßigen oder einbaubedingten Nachteilen behaftet.All of these possibilities are with efficiency or installation-related disadvantages.

Besondere Hubtriebwerke stellen einen Kompromiß dar, der gewichtsmäßig unwirtschaftlich erscheint. Die Hubtriebwerke müßten im Flugzeug immer mitgeführt werden, obwohl sie nur für Start und Landung benötigt werden.Special lifting mechanisms represent a compromise, the weight seems uneconomical. The lift engines must always be carried in the aircraft although they are only needed for take-off and landing.

Schwenkbare Triebwerke bringen Schwierigkeiten hinsichtlich der Gestaltung des Einlaufes und der Zu-und Abführung von Leitungen, Hilfsantrieben usw. mit sich, wobei sich besondere Schwierigkeiten bei Schräganblasung ergeben, wenn das Triebwerk beim Übergang vom Horizontalflug mit einer immerhin beträchtlichen Flugschwindigkeit in den senkrechten Flug um 90° in eine senkrechte Lage geschwenkt wird.Pivoting engines present design difficulties the inlet and the supply and discharge of lines, auxiliary drives etc. with it, where there are particular difficulties with oblique blowing when the engine when transitioning from level flight with a considerable flight speed is pivoted in vertical flight by 90 ° into a vertical position.

Eine Strahlumlenkung um nahezu 90° mit Hilfe von Ablenkvorrichtungen in dem Abgasstrahl mit hohen Geschwindigkeiten dürfte nur unter Inkaufnahme von mehr oder minder großen Umlenkverlusten möglich sein.A beam deflection by almost 90 ° with the help of deflection devices in the exhaust gas jet at high speeds should only be accepted at the expense of more or less large deflection losses may be possible.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, diese Schwierigkeiten bei einem Zweistromstrahltriebwerk zu beseitigen. Die Erfindung besteht darin, daß die Verbrennungskammer des zweiten Stromkreises mit der zugehörgien Austrittsdüse schwenkbar angeordnet ist, wobei das Schwenklager im Bereich geringer Geschwindigkeit und hohen Drucks des zweiten Stromkreises liegt.The invention makes it its task to address these difficulties to eliminate a turbofan jet engine. The invention is that the Combustion chamber of the second circuit with the associated outlet nozzle can be pivoted is arranged, the pivot bearing in the range of low speed and high Pressure of the second circuit is.

Die Strömung durch das Zweistromstrahltriebwerk verläuft dabei derart, daß der Strom des ersten Stromkreises zunächst den Verdichter b, alsdann die Brennkammern c, hierauf die ein- oder mehrstufige Turbine d durchläuft und alsdann ganz oder teilweise durch eine ringartige Düse zwischen dem festen und dem schwenbaren Teil des Triebwerks austritt, während der Strom des zweiten Stromkreises zunächst den Verdichter b durchläuft und alsdann in den schwenkbaren Teil eintritt.The flow through the turbofan jet engine runs in such a way that that the current of the first circuit first the compressor b, then the combustion chambers c, then the single or multi-stage turbine d passes through and then completely or partly through a ring-like nozzle between the fixed and the pivoting part of the engine exits, while the current of the second circuit initially the Compressor b runs through and then enters the pivotable part.

Gemäß der Erfindung wird die Brennkammer des zweiten Stromkreises so gestaltet, daß die Verbrennung unter hohem Druck stattfindet und die Umlenkung des Strahles im Bereich hohen Drucks und geringer Geschwindigkeit des Strahles in der Brennkammer erfolgt.According to the invention, the combustion chamber of the second circuit designed so that the combustion takes place under high pressure and the diversion of the jet in the area of high pressure and low speed of the jet in the combustion chamber takes place.

Ferner liegt erfindungsgemäß der Schwenkpunkt M auf der Hauptlinie des Düsenschubs.Furthermore, according to the invention, the pivot point M lies on the main line of the nozzle thrust.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß zwischen festem Teil und schwenkbarem Teil Mittel zum Einstellen einer wählbaren Verschwenkung des schwenkbaren Teiles vorgesehen sind, beispielsweise in Art eines oder mehrerer hydraulischer oder pneumatischer Betätigungszylinder e, wobei das Druckmittel aus dem festen Triebwerksteil entnommen werden kann.Another feature of the invention is that between the fixed part and pivotable part means for setting a selectable pivoting of the pivotable Part are provided, for example in the form of one or more hydraulic or pneumatic actuating cylinder e, the pressure medium the end can be taken from the fixed part of the engine.

In den Zeichnungen ist der Geschwindigkeitsverlauf und ein beispielsweiser Aufbau eines Triebwerkes nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig.1 den Geschwindigkeitsverlauf durch ein Zweistromstrahltriebwerk, Fig.2 den Aufbau eines Zweistromstrahltriebwerkes.In the drawings, the speed curve and an example Structure of an engine according to the invention shown. It shows Fig.1 the speed curve by a twin-flow jet engine, Fig. 2 shows the structure of a twin-flow jet engine.

In der Fig. 1 ist der Geschwindigkeitsverlauf über der Gesamtlänge L eines Zweistromstrahltriebwerkes aufgetragen. Der auf der Abszisse mit A bezeichnete Abschnitt entspricht der Kurve der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Lippen des Einlaufes a nach Fig. 2. In dem Teil des Einlaufes zwischen Lippen und Verdichter fällt die Geschwindigkeit stark ab (B) und verringert sich im Verdichter nur noch wenig (D). In diesem Bereich der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Verdichter wird die komprimierte Luft für die beiden Kreise geteilt. Die Luft des Kreises I erfährt zunächst durch die Verbrennung noch eine geringe Geschwindigkeitserniedrigung (D) und steigt sodann durch die Entspannung in der Turbine wieder steil an (E). Einen weiteren Geschwindigkeitsanstieg F erfährt die Strömung in der Austrittsdüse.In Fig. 1, the speed curve is over the entire length L applied to a turbofan jet engine. The one marked A on the abscissa Section corresponds to the curve of the flow velocity in the area of the lips of the inlet a according to FIG. 2. In the part of the inlet between the lips and the compressor the speed drops sharply (B) and only decreases in the compressor little (D). In this area of the low flow velocity behind the compressor the compressed air is divided for the two circles. The air of the circle I initially experiences a slight decrease in speed due to the combustion (D) and then rises steeply again due to the expansion in the turbine (E). The flow in the outlet nozzle experiences a further increase in speed F.

Die Luft des Kreises II umströmt die Brennkammer, die Turbine und die Austrittsdüse des Kreises I mit geringer Geschwindigkeit (G). Bei dieser niedrigen Geschwindigkeit findet etwa im Bereich um den Punkt M die Ablenkung des Gasstrahles statt. Nach der Verbrennung in der schwenkbaren Brennkammer, die einen weiteren geringen Geschwindigkeitsverlust (H) verursacht, steigt die Strömungsgeschwindigkeit beim Austritt durch die Düse wieder stark an (I).The air in circuit II flows around the combustion chamber, the turbine and the outlet nozzle of circuit I at low speed (G). At this low one Velocity finds the deflection of the gas jet approximately in the area around point M. instead of. After the combustion in the swiveling combustion chamber, another causes a slight loss of speed (H), the flow speed increases when it exits through the nozzle, it increases strongly again (I).

Der Aufbau und die Wirkungsweise eines Zweistromstrahltriebwerks läßt sich an Hand eines Beispiels wie folgt beschreiben: Der Einlauf a liefert Luft für den mehrstufigen Verdichter b, hinter dem sich die komprimierte Luft in zwei Kreisei und II teilt.The structure and mode of operation of a turbofan jet engine can can be described using an example as follows: The inlet a supplies air for the multi-stage compressor b, behind which the compressed air is in two circles and II divides.

Der Kreis I geht durch die kleineren Brennkammern e und entspannt in der ein- oder besser mehrstufigen Turbine d, welche den Verdichter b antreibt. Die Gase verlassen das Triebwerk mit kleiner Mehrenergie in Flugrichtung.The circuit I goes through the smaller combustion chambers e and relaxes in the single-stage or, better, multi-stage turbine d, which drives the compressor b. The gases leave the engine with a little extra energy in the direction of flight.

Die Luft des Kreises II verläßt den Verdichter mit hohem Druck, wird zusätzlich durch Wärmeaustausch mit der Brennkammer c aufgeheizt und tritt in die Hauptbrennkammer f ein, in welcher um Punkt M gedrehten Lage sich diese auch immer befindet. Die Verbrennung in der Hauptbrennkammer f unter hohem Druck (Eindüsung des Brennstoffes z. B. bei h) ist sehr wirtschaftlich, da auf eine nachgeschaltete Turbine keine Rücksicht mehr genommen werden muß. Der Schub, welcher in der Schubdüse g auftritt, wirkt entlang der jeweiligen Einstellrichtung, die durch den Punkt M geht. Die Leitung der Luft des Kreises II um Punkt M ist möglich, weil hier die Luft hohen Druck hat und relativ langsam strömt.The air in circuit II leaves the compressor at high pressure additionally heated by heat exchange with the combustion chamber c and enters the Main combustion chamber f, in whatever position it is rotated about point M is located. The combustion in the main combustion chamber f under high pressure (injection of the fuel z. B. at h) is very economical, as there is a downstream Turbine no longer has to be taken into account. The thrust, which in the exhaust nozzle g occurs, acts along the respective adjustment direction, which is indicated by the point M goes. The conduction of the air of the circle II around point M is possible because here the Air has high pressure and flows relatively slowly.

Eine Verstellung des verschwenkbaren Aggregates g ist z. B. durch den Betätigungszylinder 3 möglich, welcher vom festen Motorteil angetrieben wird. Der feste Motorteil a, b, c, d liefert auch alle Hilfsantriebe. Die Aufhängung des festen Teiles des Triebwerks am Flugzeug in den Punkten P, N und Mist ohne Schwierigkeit denkbar und durchführbar.An adjustment of the pivotable unit g is z. B. by the actuating cylinder 3 possible, which is driven by the fixed motor part. The fixed motor part a, b, c, d also supplies all auxiliary drives. The suspension of the fixed part of the engine on the aircraft in points P, N and manure without difficulty conceivable and feasible.

Claims

PATENT CLAIMS: l. Twin-flow jet engine with separate combustion chambers and jet deflection, characterized in that the combustion chamber (f) des second circuit with the associated outlet nozzle (g) pivotably arranged is, the pivot bearing (M) in the range of low speed and high pressure of the second circuit.

2. turbofan jet engine according to claim 1, characterized characterized in that the current of the first circuit initially passes the compressor (b), then the combustion chambers (c), then the single or multi-stage turbine (d) passes through and then wholly or partially through an annular nozzle between the fixed and the pivoting part of the engine exits, while the current of the second circuit after the compressor (b) enters the pivotable part.

3. Turbofan engine according to claims 1 and 2, characterized in that the combustion chamber (f) des pivotable part is designed so that the combustion takes place under high pressure.

4. twin-flow jet engine according to claims 1 to 3, characterized in that that the pivot point (M) lies on the main line of the nozzle thrust.

5. Turbofan engine according to claims 1 to 4, characterized in that the deflection of the current in the swiveling part in the area of high pressure and low speed of the jet takes place in the combustion chamber (f).

6. Twin-flow jet engine according to the claims 1 to 5, characterized in that between the fixed and the pivotable part Means are provided for setting a selectable pivoting of the pivotable part are, for example in the form of one or more hydraulic or pneumatic Actuating cylinder (e), the pressure medium being taken from the fixed engine part can be. In. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1066 428