DE1297941B

DE1297941B - Brennkammer fuer Turbostaustrahltriebwerke

Info

Publication number: DE1297941B
Application number: DEN26049A
Authority: DE
Inventors: Ravel Maurice
Original assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Current assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Priority date: 1964-07-06
Filing date: 1965-01-08
Publication date: 1969-06-19
Also published as: FR1408812A; GB1093781A; US3274776A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes , strömung gespeist wird. In Strömungsrichtung da-Turbostaustrahltriebwerk, dessen Diffusor und Brenn- hinter liegen in einer zweiten Zone die Flammenkammer vom Außenmantel des Turbotriebwerks und halter, die die beiden Teilströme der aufgeteilten dem Innenmantel des Gesamttriebwerks gebildet sind, Sekundärströmung nochmals unterteilen und dazu zwischen denen eine aus dem Einlauf abgezweigte 5 ausgenutzt werden, die in Gasführungen aufgeteilte Sekundärströmung geführt ist, und dessen Brenn- Flamme aus dem Hilfsbrenner in die Sekundärkammer Hauptbrenner und Hilfsbrenner mit Zentral- strömung einzuleiten.

flamme und an dessen geschlossenem Ende angesetz- Die Gasführungen sind zweckmäßig zwischen dem

ten Gasführungen und Flammenhaltern enthält. Ende des Hilfsbrenners und den Flammenhaltern an-

Bekanntlich ist die Länge eines Staustrahltrieb- io gebracht. Dabei können die Gasführungen die

werks gleich der Summe der Längen seiner drei Flammenhalter tragen. Hinter der Eintrittsöffnung

wesentlichen Bestandteile, nämlich Schubdüse, Ein- des Hilfsbrenners kann zweckmäßig ferner in diesem

laufdiffusor und Brennkammer. Die Aufgabe des ein dachförmiger, durchbrochener Flammenhalter

Diffusors besteht darin, die Luftströmung zu ver- mit mindestens einer Einspritzdüse angeordnet sein,

zögern, und zwar auf eine Geschwindigkeit, die ge- 15 Diesen baulichen Ausführungen kommt ein Schutz

nügend klein ist, um die Verbrennung zu ermög- nur in Verbindung mit dem Hauptgedanken der

liehen. Diese Verzögerung erfolgt in seinem diver- Erfindung zu.

genten Teil, dessen maximaler Öffnungswinkel so Die folgende Beschreibung läßt die Merkmale und

groß ist, daß gerade noch keine Strömungsablösung Vorteile der Erfindung besser verstehen. Sie befaßt

eintritt. 2° sich mit einer bevorzugten Ausführungsform der

Die Aufgabe der Brennkammer besteht darin, eine Erfindung und bezieht sich auf die Zeichnung. In

möglichst vollkommene Verbrennung des zuvor her- dieser zeigt in schematischer Darstellung

gestellten Brennstoff-Luftgemisches zu gestatten. Die Fig. 1 ein Triebwerk klassischer Bauart im Längs-

Güte der Verbrennung bestimmt innerhalb der ge- schnitt,

gebenen Flugzustände des Triebwerks die Länge der 25 Fig. 2 in größerem Maßstab die Wandablösung

Brennkammer hinter den Flammenhaltern. Bisher eines Stromfadens in einem Diffusor mit zu großer

konnte man diese Länge nicht vermindern, ohne den Divergenz und

Ausbrand zu verschlechtern und damit den Verbrauch Fig. 3 die gesunde Strömung des gleichen Strom-

des Triebwerks zu erhöhen. fadens und den Verbrennungsablauf bei Anwendung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Diffusor und 30 der Erfindung,

Brennkammer des Staustrahltriebwerks zu verkürzen Fig.4 im Längsschnitt die Gestaltung der Brenn-

durch Anordnung der Flammenhalter möglichst weit kammer nach einer bevorzugten Ausführungsform

vorn vor dem Ende des Diffusors und außerdem die der Erfindung,

Profile aller Teile sorgfältig so festzulegen, daß sich F i g. 5 in einer vergrößerten perspektivischen Darin der so gebildeten Brennkammer Querschnitts- 35 stellung zu Fig. 4 den Hilfsbrenner mit Zentraländerungen der verschiedenen Luftströme ausbilden, flamme in der Brennkammer sowie die Gestaltung die eine ablösungsfreie Strömung aufrechterhalten, der Durchströmquerschnitte der Teilluftströme und und zwar sowohl an den Verbrennungsorganen als der Verbrennungsgase in den einzelnen Kanälen,
auch an den Außenwänden der Brennkammer, denn Zur Klärung des zu lösenden Problems und zur Abes ist bekannt, daß eine Strömungsablösung Energie- 40 steckung des Rahmens, in dem sich die Erfindung Verluste erzeugt und eine Rückströmung von Ver- bewegt, seien zunächst die F i g. 1, 2 und 3 behandelt, brennungsgasen hervorruft, die gefährlich für die Ein Triebwerk klassischer Bauart (F i g. 1) besitzt Brennkammerwände ist (deutsche Auslegeschrift in Strömungsrichtung gezählt einen divergenten Teil 1167 594). der Länge d (Diffusor), eine Brennkammer der

Es ist zwar bereits bekannt, durch Auffächerung 45 Länge c und eine Schubdüse der Länge t. In der

eines Diffusors mit Leitblechen in mehrere unter- Brennkammer c sind Flammenhalter δ angebracht

kritische Ringdiffusoren Ablösungserscheinungen zu und vor diesen Flammenhaltern Einspritzdüsen i zur

unterbinden (»Der Maschinenmarkt«, 1961, Nr. 82). Zerstäubung des Brennstoffes. Die Turbolenzzone

Dabei handelt es sich um unprofilierte Leitbleche, hinter den Flammenhaltern unterhält die Verbren-

der Fächer dieser Leitbleche setzt am Diffusoreingang 50 nung. Der Luftstrom tritt in den Diffusor d ein, der

an, und das Ziel der Maßnahme ist, die Druckum- ihn auf die zur Verbrennung nötige Geschwindigkeit

setzung zu steigern. verzögert. Bei einem solchen Triebwerk verlaufen

Die Erfindung schlägt nun vor, bei einem kombi- die Stromfäden f_v f₂ entlang der Diffusorwand und nierten Turbostaustrahltriebwerk der eingangs be- den Flammenhaltern, solange der örtliche Divergenzzeichneten Art die zur ablösungsfreien Strömungs- 55 winkel α klein ist.

führung bei kurzen Diffusorbaulängen in an sich Wenn man im Sinne einer Verkürzung der Diffusorbekannter Weise notwendige radiale Auffächerung länge d den Winkel« auf den Wert β in Fig. 2 verdes Diffusors sowie Einhaltung des Ablösungsgrenz- größert, stellt man fest, daß sich die Stromfäden Z₁ winkeis durch die in Strömungsrichtung hinterein- von der Außenwand ablösen und daß sich dann ander gestaffelte Anordnung von Hilfsbrenner und 60 Rückströmungen r einstellen. Außerdem kann sich Flammenhalter sowie die Profilierung der beiden eine rückströmende Verbrennung / einstellen durch Mäntel und der als Verdrängungskörper ausgebilde- Rückströmung aus der Turbolenzzone s des Flamten Hilfsbrenner und Flammenhalter zu erreichen. In menhalters längs der Diffusorwände, was zur Vereiner ersten Zone liegt also ein im Längsschnitt etwa brennung dieser Wände führen kann,
zigarrenförmiger Verdrängungskörper, und das Vo- 65 Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Hierzu lumen dieses Verdrängungskörpers wird zur Unter- wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Hilfsbrennerρ bringung eines Hilfsbrenners ausgenutzt, der von als Verdrängungskörper derart angeordnet, daß der einem Teilstrom der durch ihn aufgeteilten Sekundär- Verlauf des Luftströmungsquerschnitts um ihn an

jedem Punkt einen ablösungsfreien Stromfadenverlauf garantiert. Im Inneren dieses Hilfsbrenners ist eine beliebige Verbrennungsvorrichtung untergebracht, die vermittelts der Abgasführungen η die richtige Verbrennung in dem ihn umströmenden Restluftstrom gestattet (F i g. 4 und 5). Die Gasführungen η sind so angeordnet, daß die heißen Verbrennungsgase der Zentralflamme hinter Flammenhalter b_x gesaugt werden. Man erkennt leicht, daß in F i g. 3 die Stromfäden f_v /₂, /₃ mit der Geschwindigkeit ν dank des Profils ρ einen ablösungsfreien Strömungsverlauf besitzen, obwohl der örtliche Divergenzwinkel β beachtlich groß ist. Ebenso erkennt man, daß die Turbolenzzone s des Flammenhalters b_t die Verbrennung in dem vorher mittels der Einspritzdüse i mit Brennstoff versehenen äußeren Luftstrom aufrechterhält.

F i g. 4 und 5 zeigen ein Beispiel der erfindungsgemäßen Ausführung. In der zur Achse x-x' symmetrischen Brennkammer ist der Hilfsbrenner ρ mit seiner Zentralflamme angeordnet. Er entnimmt dem ao Einlauf einen Teilluftstrom der Geschwindigkeit v, verzögert diesen Luftsttrom, um ihn in den für die Verbrennung erforderlichen Zustand zu bringen, und leitet die Verbrennung ein. Im dargestellten Beispiel wurde eine Verbrennungsvorrichtung mit dachför- as migem, durchbrochenem Flammenhalter m gewählt. Die Verbrennungsgase werden durch Gasführungen η abgesaugt, die an der Hinterkante der Flammenhalter O₁ enden. In der Turbolenzzone s dieser Flammenhalter erfolgt die Verbrennung in dem äußeren Teilluftstrom, der nach der Brennstoffeinspritzung verzögert wird, und zwar durch die Veränderung des Strömungsquerschnittes, der durch die Profilgestaltung des Hilfsbrenners ρ und den Divergenzwinkel β bestimmt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Kombiniertes Turbostaustrahltriebwerk, dessen Diffusor und Brennkammer vom Außenmantel des Turbotriebwerks und dem Innenmantel des Gesamttriebwerks gebildet sind, zwischen denen eine aus dem Einlauf abgezweigte Sekundärströmung geführt ist, und dessen Brennkammer Hauptbrenner und Hilfsbrenner mit Zentralflamme und an dessen geschlossenem Ende angesetzten Gasführungen und Flammenhaltern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die zur ablösungsfreien Strömungsführung bei kurzen Diffusorbaulängen in an sich bekannter Weise notwendige radiale Auffächerung des Diffusors sowie Einhaltung des Ablösungsgrenzwinkels durch die in Strömungsrichtung hintereinander gestaffelte Anordnung von Hilfsbrenner (p) und Flammenhalter (O₁) sowie die Profilierung der beiden Mantel und der als Verdrängungskörper ausgebildeten Hilfsbrenner (p) und Flammenhalter Q)₁) erreicht ist.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungen (n) zwischen dem Ende des Hilfsbrenners (p) und den Flammenhaltern (&j) angebracht sind.

3. Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungen («) die Flammenhalter (O₁) tragen.

4. Triebwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Eintrittsöffnung des Hilfsbrenners (p) in diesem ein dachförmiger, durchbrochener Flammenhalter (m) mit mindestens einer Einspritzdüse (J) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen