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Gasturbinenstrahltriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk,
insbesondere zu Kurzstart oder Landung schwenkbares Triebwerk, dessen Kompressor
einen Lufteinlaß hat, welcher an seinem vorderen Ende mit einem von dem Lufteinlaß
nach vorn bewegbaren Nasenteil versehen ist, um einen Spalt zwischen diesen Teilen
zu schaffen, der so geformt ist, daß zusätzliche Luft in den Lufteinlaß gelenkt
wird, und der in einer Ebene liegt, die die Längsachse des Triebwerkes schneidet.
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Bei bekannten Ausführungen von Strahltriebwerken mit einem nach vorn
beweglichen Nasenteil dient diese Beweglichkeit dem Zweck, besondere Anpassungen
an Überschallgeschwindigkeiten durchzuführen.
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Bei den bekannten Ausführungen wird durch die Beweglichkeit ein Spalt
geschaffen, der in einer Ebene verläuft, die senkrecht zur Längsachse des Triebwerxes
liegt. Dabei kann die Mittellinie des Spaltquerschnittes unter einem Winkel zur
Mittellinie verlaufen.
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Bei schwenkbaren Triebwerken ist es darüber hinaus bekannt, bestimmte
Teile des Gehäuses fest am Flugzeugrumpf anzuordnen, so daß nur ein Teil des Rumpfes
an der Verschwenkung teilnimmt und insbesondere die Eintrittsöffnung normal zur-
Längsachse des Triebwerkes verbleibt, während das Triebwerk selbst zur Aufnahme
von Kühlluft teilweise frei bleibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausführungsform eines
Gasturbinenstrahlwerkes zu schaffen, bei welchem die Luftzuführung zu dem Triebwerk
auch bei geneigter Einstellung desselben verbessert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Ebene des Spaltes schräg zur Triebwerkslängsachse verläuft,
um bei zur Fortbewegungsrichtung geneigter Lage der Triebwerkslängsachse die Zusatzluft
auf Grund der horizontalen Bewegungskomponente des Triebwerkes in den Kompressorlufteinlaß
drücken zu lassen.
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Theoretisch könnte der Kompressorlufteinlaß schräg angeordnet werden,
so daß der vordere. Rand des Einlasses bei vertikaler Stellung des Triebwerkes niedriger
als der hintere Rand liegt. Ein solcher Einlaß ist aber völlig ungeeignet, wenn
das Triebwerk in der Horizontalstellung für einen Flug mit höherer Geschwindigkeit
angewendet wird. Durch die Erfindung wird dagegen eine für alle Stellungen des Triebwerkes
vorteilhafte Lösung geschaffen, welche durch die schräge Anordnung des Spaltes einen
schaufelartigen Einlaß bildet, welcher bei der verschwenkten Stellung Luft mittels
Stau aufnimmt. Antreffende Luft kann von vorn und auch an den Seiten des Spaltes
eintreten, wobei der hintere Rand desselben so viel höher als der vordere ist, so
daß das Triebwerkgehäuse als Leitfläche wirkt, die zur Lenkung der ankommenden Luft
in das Triebwerk beiträgt. Der geneigte Spalt hat somit die Wirkung einer Schaufel,
welche den Stau ausnutzt und verhindert ferner, daß die Luft gerade durch den Schlitz
und an der anderen Seite herausgeblasen wird.
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Bei einem Triebwerk, dessen Lufteinlaß einen axial einstellbaren mittleren
Nasenkonus hat, sieht die Erfindung vor, daß der Nasenteil in an sich bekannter
Weise mittels Leitflügeln an den mittleren Nasenkonus abgestützt ist.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Triebwerk mit einer schwenkbaren
Schubdüse, die einen fest angeordneten rohrförmigen Teil aufweist, der mit einem
beweglichen, rohrförmigen Teil verbunden ist, dessen Achse gegenüber dem fest angeordneten
Teil winkelmäßig einstellbar ist. Dabei ist gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform der bewegliche, rohrförmige Teil in an sich bekannter Weise mit
einem zweiten beweglichen, rohrförmigen Teil verbunden, dessen Achse gegenüber der
des beweglichen Teiles winkelmäßig einstellbar ist.
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Bei einem Triebwerk mit einer Schubdüseneinstelleinrichtung zur Durchführung
der winkelmäßigen Einstellung des schwenkbaren, rohrförmigen Schubdüsenteiles bewirkt
gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform
die Schubdüseneinstelleinrichtung
in an sich bekannter Weise gleichzeitig je eine gleich große gegenseitige Winkeleinstellung
zwischen dem fest angeordneten Teil und dem ersten beweglichen Teil sowie zwischen.
dem ersten beweglichen Teil und dem zweiten beweglichen Teil.
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Die Erfindung wird beispielsweise in den Zeichnungen erläutert, welche
darstellen in Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerkes,
das in einem Flugzeugrumpf drehbar auf dem Ende einer Flügelspitze abgestützt ist,
Fig. 2 das gleiche Strahltriebwerk zu senkrechtem Start um 90° gekippt, Fig. 3 eine
Ansicht des Strahltriebwerkes in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 2, Fig. 4 das gleiche
Strahltriebwerk mit einer Strahlwerksschubdüse mit zwei gegeneinander und gegenüber
dem Triebwerk schwenkbaren Teilen, deren Einzelheiten Gegenstand eines anderen Erfindungsvorschlages
sind, Fig.5 das gleiche Strahltriebwerk um 45° geschwenkt, um den Strahl senkrecht
-nach unten abzulenken, Fig.6 schematisch Mittel für die Bewegung des Nasenteils
der Maschine.
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In Fig. 1 ist ein -Gasturbinenstrahltriebwerk mit Überschalleistung
mit einem mittleren Nasenkonus 1 und einem Nasenteil. oder Verkleidung 2, welcher
einen Teil des Rumpfs 3 bildet, gezeigt.
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Das Triebwerk, welches einen Kompressor 4, Verbrennungseinrichtungen
5, Turbine 6 und Schubrohr 7 besitzt, ist bei 8 auf einem Flügel 9 angelenkt, so
daß das ganze Triebwerk und der Rumpf um 45 oder 90° geschwenkt werden können, um
einen senkrechten Schub zu erzeugen.
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Der Nasenteil 2 wird durch Einläßleitflügel 10 an dem mittleren Nasenkonus
1 abgestützt. Dieser ist axial aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig.2
gezeigte Stellung beweglich, in welcher ein Spalt 11 zwischen dem Nasenteil 2 und
dem Rest des Rumpfes 3 geöffnet ist. Der Spalt 11 ist im allgemeinen ringförmig,
verläuft aber schräg zur Achse der Maschine.
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Um eine solche Axialbewegung zu ermöglichen, hat der mittlere Nasenkonus
1 an seinem stromabwärtigenEnde einen rohrförmigen Teil 12 (Fig. 4, 6), welcher
axial bewegbar auf einem Zapfen 13 angebracht ist, welcher an der Kompressoransaugeinrichtung
14 angeordnet ist. Ein Kolben 15 (Fig. 6), der in einem hydraulischen Zylinder 16
arbeitet, bewirkt die Bewegung des Mittelteiles 1 mittels einer Kolbenstange 17
und eines Gelenkes 18.
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Die äußeren Enden des Zylinders 16 sind durch Rohre 19, 20 mit einem
Zweiwegeventil 21 verbunden. Letzteres ist über Rohre 22, 23 an den Auslaß und Einlaß
eines Behälters 24 oder einer anderen Quelle hydraulischer Flüssigkeit angeschlossen.
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Wenn das Zweiwegeventil21 mittels eines Steuerhebels 25 in die in
Fig. 6 gezeigte Lage eingestellt ist, wird der Kolben 15 in die Stellung gedrückt,
in welcher der mittlere Nasenkonus 1 nach außen bewegt und dadurch der Spalt 11
geöffnet wird. Einstellung des Ventils 21 in die andere Stellung bewirkt das Schließen
des Spaltes 11.
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Die Wände 26 und 27 (Fig. 2) des Spaltes sind so ausgebildet, daß
Stauluft in die Richtung der Pfeile 28 und 29 (Fig. 2) gelenkt wird. Es ist klar,
daß, wenn der Ringspalt 11 geöffnet ist, sich aus dem Vorwärtsflug des Flugzeuges
ergebende Stauluft in den Spalt hineingezogen und in die Kompressoransaugeinrichtung
14 hineingelenkt wird.
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Im Betrieb, wenn das Triebwerk und der Rumpf während des Überganges
vom waagerechten zum senkrechten Flug oder während des Sehwebens aus der in Fig.
1 gezeigten Stellung zu der in Fig. 2 gezeigten Stellung gekippt wird; wird der
Spalt 11 geöffnet und nimmt so Stauluft auf, welche während dieser Übergangszeit
zur Aufrechterhaltung der Luftzufuhr zu dem Kompressor der Maschine beiträgt.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist der vordere Teil des Triebwerkes
genau der gleiche wie in den Fig. 1 bis 3. Der hintere Teil der Maschine besitzt
eine veränderliche Düse, welche mit einem fest angeordneten rohrförmigen Teil 30
versehen ist, welcher nacheinander mit zwei beweglichen rohrförmigen Teilen 31 und
32 in Verbindung steht. Die beweglichen Teile 31 und 32 sind relativ zur Längsachse
des fest angeordneten Teiles 13 winkelbeweglich angeordnet, während der zweite bewegliche
Teil 32 auch für eine Winkelbewegung relativ zur Längsachse des ersten beweglichen
Teiles 31 gelagert ist. Die Teile 31 und 32 sind miteinander durch Zahngetriebe
33 verbunden, was aber, ebenso wie andere Einzelheiten dieser Schwenkdüse; Gegenstand
eines anderen Erfindungsvorschlages ist. Die Zahngetriebe 33 bilden einen Teil der
Düseneinstellmittel 34, welche eine Winkelbewegung des Teiles 31 in eine gewünschte
Winkelrichtung relativ zur Längsachse des fest angeordneten Teiles 30 und eine gleiche
Winkelbewegung des Teiles 32 in die gleiche Winkelrichtung relativ zur Längsachse
des Teiles 31 bewirken können.
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Die Einrichtung ist so ausgeführt, daß die Relativbewegung der Düsenteile
31, 32 um 2211z° von einer Relativbewegung zwischen dem Teil 31 und dem fest angeordneten
Teil 30 um weitere 221/z° begleitet ist, so daß der Auslaßteil der Düse senkrecht
nach unten gerichtet ist (Fig. 5); wenn der Rumpf 3 und das Triebwerk um 45° gekippt
werden. Somit braucht das Triebwerk um nur 45° gekippt werden und gibt doch schon
senkrechten Schub, während der Ringspalt 11 bewirkt, daß auch während der Übergangszeit
Stauluft in den Verdichter. gelangen kann.
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Der beschriebene ringförmige Einlaß ist auf eine beliebige Triebwerkskonstruktion
anwendbar, um einen senkrechten Schub für senkrechten Flug, Schweben oder senkrechten
Start zu erzeugen.
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Der ringförmige Spalt kann in dem Rumpf öder, wenn kein Rumpf vorhanden
ist, in dem Maschinengehäuse selbst ausgebildet sein.