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Gasturbinenstrahltriebwerk Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenstrahltriebwerk
mit einem Hauptkompressor, einem zusätzlichen Kompressor, von dessen geförderter
Luft der eine Teil über Luftkanalführung und Drehschubdüse in die Atmosphäre und
der andere Teil in den Hauptkompressor strömt, ferner mit einer dem Hauptkompressor
nachgeordneten Verbrennungseinrichtung und einer daran zum Antrieb der Kompressoranlage
koaxial zu dieser angeschlossenen Turbine, deren gesamte Ab 'gabe über Gaskanalführung
und Drehschubdüse in die Atmosphäre strömen, sowie mit zwei drehbaren Schubdüsen,
die an dem hinteren Teil des Triebwerkes auf entgegengesetzten Seiten einer die
Umlaufachse des Triebwerkes enthaltenden senkrechten Ebene angeordnet sind, wobei
jede Düse um eine Achse, die im Winkel zu ihrer Abgaberichtung und zur Umlaufachse
des Triebwerkes liegt, drehbar ist, um ihre Abgaberichtung über einen bogenförmigen
Bereich von wenigstens im wesentlichen 90' zu verändern.
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Bei diesen bekannten Gasturbinenstrahltriebwerken arbeitet das Triebwerk
entlang einer symmetrischen Längsachse, wobei diese Symmetrie für eine Flustabilität
sorgt. Das Flugtriebwerk ist hier so aus-Crebildet, daß das Turbinenabgas mit der
Bypass-Luft C C
von der Kompressoranlage vermischt wird, bevor das Ausströmen
durch eine gemeinsame Düse stattfindet. Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis
aus, daß es nicht notwendig ist, eine solche perfekte Stabilität zu fordern, sondern
daß ein asymmetrisch arbeitendes Triebwerk durchaus zufriedenstellende Ergebnisse
zeigt, insbesondere bei Flugzeugen mit mehreren C Triebwerken. C Der Erfindung liegt
mithin die Aufgabe zugrunde, ein Gasturbinenstrahltriebwerk zu schaffen, das insbesondere
für Flugzeuge anwendbar ist, die senkrecht starten und landen können, indem eines
oder mehrere Paare von Triebwerksgondeln vorgesehen sind, die jeweils ein Triebwerk
mit Drehschubdüsen aufnehmen, welche so angeordnet sind, daß sie zum Erzeugen eines
senkrechten Schubes in eine Stellung für den Vorwärtsschub zu verschwenken sind.
Bei einem solchen Flugzeug ist es auf Grund der paarweisen Triebwerksanordnung unwichtig,
ob bei den einzelnen Triebwerken die Schübe der beiden Düsen bei allen Betriebszuständen
gleich sind, da die Triebwerksgondeln der einzelnen Paare in bezug auf die Anordnung
der Düsen gegensinnige Triebwerke aufnehmen können. In jedem Fall ist, wenn der
Abstand der Triebwerksgondeln im Vergleich zum Abstand der Düsen jeder einzelnen
Gondel groß ist, die Wirkung ungleicher Schübe der Düsen einer Gondel relativ unbedeutend
und kann durch kleine Unterschiede in der Schubleistung der entsprechenden Triebwerke
leicht ausgeglichen werden.
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Das nach der Erfindung vorgesehene Gasturbinenstrahltriebwerk zeichnet
sich demgemäß dadurch aus, daß die Gaskanalführung mit der einen Drehschubdüse und
die Luftkanalführung mit der anderen Drehschubdüse verbunden sind.
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Die nach der Erfindung erzielten Vorteile sind beachtlich. Ein etwaiger,
durch die asymmetrische Schubverteilung möglicher Nachteil wird mit dem nach der
Erfindun- -eschaffenen Triebwerk dadurch ausgeglichen, daß die beim Abstimmen der
Kompressor- und Turbinenleistungen vorkommenden Schwierigkeiten bei den bekannten
Triebwerken entfallen, in welchen das Turbinenabgas mit der Bypass-Luft von der
Kompressoranlage vermischt wird, bevor die Ab-
gabe durch eine gemeinsame
Düse stattfindet. Fernerhin -estattet die erfindungsgemäße Anordnung auch ein leichteres
Anbringen der Düse im Vergleich zu einem Triebwerk mit symmetrischer Abgabe der
Ab-"ase und der Bypass -Luft durch gesonderte Düsen.
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Es ist jedoch auch möglich, ein Triebwerk gemäß dieser Erfindung im
hinteren Ende eines Flugzeug, rumpfes zu verwenden.
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In jedem Fall wird das Triebwerk gemäß der Erfindung vorzugsweise
in einer verkleideten Aufhängung untergebracht, durch deren Seitenflächen die Düsen
vorstehen, wobei diese Seitenflächen hinter den Düsen gegeneinander konvergieren
und die zwischen
einer Stellung, in der ihre Ausstoßrichtung nach
unten gerichtet ist, und einer Stellung, in der ihre Ausstoßrichtung nach hinten
weist und die die Ausstoßströme sich abströmseitig von den konvergierenden Seitenflächen
überschneiden, drehbar sind.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen veranschaulichten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeig F i g. 1 eine Seitenansicht einer
Triebwerksgondel teilweise im Schnitt, F i g. 2 einen waagerechten Schnitt
nach der Linie 2-2 der F i g. 1, wobei jedoch das Triebwerk nicht im Schnitt
gezeigt ist, F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Triebwerksgondel
nach der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine Ansicht des
Triebwerks mit den Düsen von hinten, F i g. 5 eine ähnliche Ausführungsforin
des rückwärtigen Teiles wie F i g. 2.
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Die F i g. 1 bis 4 zeigen eine in waagerechter Richtung langgestreckte
Triebwerksgondel 10, die von einer an der Unterseite einer Flugzeuggtragfläche
angeordneten Verstrebung 11 gehaltert ist. Die Gondel ist im allgemeinen
von im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, weist jedoch einen konvergierenden
rückwärtigen Endabschnitt mit konkaven Seitenflächen 26 auf, was im folgenden
ausführlicher beschrieben wird. In der Gondel ist ein Gasturbinenstrahltriebwerk-
13 so angeordnet, daß seine Symmetrieachse 14 etwa parallel in Längsrichtung
zur Triebwerksgondel 10 verläuft. Das Triebwerk weist an seinem vorderen
Ende einen Niederdruckkompressor 15 auf, zu dem Luft durch einen nach vom
gerichteten Ansaugkanal 16 strömt. Ein Teil dieser in dem zusätzlichen Kompressor
15 komprimierten Luft strömt durch einen Kanal 17 in einen Hauptkompressor,
eine Verbrennungseinrichtung sowie eine Turbinenanlage, die alle in einem Gehäuse
18 untergebracht sind, wobei die Turbinenanlage koaxial zu den Kompressoren
liegt und diese in bekannter Weise antreibt. An dem hinteren Ende des Triebwerks
ist jeweils auf einer Seite einer senkrechten Ebene durch die Symmetrieachse 14
ein Paar drehbarer Drehschubdüsen 19 und 20 in der Form von Rohrkrümmern
angeordnet. Die Düse 19 ist durch eine Abgaskanalführung 21 zur Aufnahme
des Abgases von der Turbinenanlage angeschlossen, während die andere Düse 20 zur
Aufnahme der in dem zusätzlichen Kompressor 15 komprimierten Luft an eine
Luftkanalführung 22 angeschlossen ist. Es können geringe Luftinengen von dem Kompressor
15 für untergeordnete Zwecke, z. B. zum Kühlen, abgenommen werden. Abgesehen
hiervon wird die gesamte in dem Kompressor 15 komprimierte Luft, die nicht
zu dem Hauptkompressor und von dort zu der Verbrennungseinrichtung strömt, von der
Luftkanalführung 22 aufgenommen.
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Der Kompressor 15 ist der »zusätzliche Kompressore, auf den
oben Bezug genommen wurde, während der Hochdruckkompressor der »Hauptkompressor(c
ist. Wahlweise zu der gezeigten Anordnung kann der C im
Hauptkompressor, der
Luft zu der Verbrennungseinrichtung liefert, eine gesonderte Luftansaugvorrichtun-
aufweisen. Als wahlweise mögliche An-C ordnun- kann der- zusätzliche Kompressor
15 ein so-"enannter Heckverdichter sein, der die Turbine kon zentrisch umschließt
und deren Leitschaufelkranz unmittelbar mit den Enden der Turbinenlaufschaufeln
verbunden ist. Die Drehschubdüsen 19 und 20 sind mit Bezug auf die Abgaskanalführung
21 und die Luftkanalführung 22 durch Lager 23 drehbar gelagert, so daß sie
sich um die Achsen 24 drehen können, die im Winkel zur Symmetrieachse 14 des Triebwerks
und zu den Ausstoßrichtungen 25 der Düsen liegen. Die Düsen 19,20
sind
so dargestellt, daß ihre Ausstoßrichtungen im wesentlichen in einer waagerechten
Ebene zum Vorwärtsantrieb liegen und sie können um ihre Achsen 24 so gedreht werden,
daß sie zum senkrechten Starten oder Landen mit ihren Austrittsöffnungen senkrecht
nach unten weisen. In der dargestellten Anordnung ist die Achse 24 jeder Düse
19, 20 im rechten Winkel zur Ausstoßrichtung 25 angeordnet und liegt
in einer waagerechten Ebene. Außerdem verläuft die das Lager 23 passierende
Durchschnittsströmung schräg zu der Achse 24, so daß bei einem Vergleich, bei dem
die Richtung der Durchschnittsströmung mit der Achse 24 zusammenfällt, die Ablenkungen
weniger scharf verlaufen und die Stirnseite der Düse dem freien Luftstrom außerhalb
der Gondel eine mehr geneigte Oberfläche zuwendet, wenn sich die Düse in ihrer waagerechten
Antriebsstellung befindet. Die letztgenannte Wirkung wird dadurch erhöht, und die
vorstehende vordere Fläche der Düsen dadurch verkleinert, daß man die Düsen so anordnet,
daß sie die ausströmenden Gase auf die konkav gestalteten Seitenflächen
26 des hinteren Endes der Gondel leiten. Diese Seitenflächen 26 können
als Expansions- oder Führungsflächen wirken, wobei die beiden Düsenströme an dem
hinteren Ende der Gondel 10 zusammenlaufen. Hierdurch kann das hintere Ende
der Gondel schärfer konvergierend ausgebildet und daher gekürzt werden. Fernerhin
kann das Ende eine Formgebung erfahren, wie sie in einem freien Luftstrom benötigt
wird, ohne dadurch den Luftwiderstand am hinteren Ende der Gondel zu erhöhen. Die
Lager 23
können bei grundsätzlich ähnlicher Ausbildung der Strömungskanäle
im Durchmesser verkleinert werden, indem man die Schrägung der Achse 24 zur durchschnittlichen
Strömungsrichtung verkleinert, und zwar dadurch, daß man die Achse 24 etwas mehr
nach hinten richtet. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, die Achsen 24 mit Bezug
auf deren Längsrichtung abzusenken, damit eine Einstellung der Düsen für eine senkrechte
Ausstoßrichtung erzielbar ist.
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Wenn, wie bereits erwähnt, Vorkehrungen für eine wahlweise Brennstoffverbrennung
in dem Luttkanal 22 getroffen werden, um einen zusätzlichen Schub vorzusehen, kann
es auch nötig sein, Anordnungen zu treffen, mit deren Hilfe der Auslaß der Düse
20 verändert werden kann. Dieses kann gemäß der Darstellung in F i g.
5 dadurch erreicht werden, daß die Oberfläche, über welche der Düsenstrahl
dieser Düse geteilt wird, als verstellbare Leitplatte 31 ausgebildet wird,
die um eine Achse 33 am hinteren Ende der Gondel 10 drehbar ist und
ein Vorderende besitzt, welches als ein einstellbares Visier 34 mit Bezug auf den
Düsenauslaß wirkt, wenn z. B. die Düse 20 sich in ihrer Vorwärtsantriebsstellun-
befindet. Wenn andererseits der zusätzliche Schub nur dann nötig wird, wenn sich
die Düsen in ihren Stellungen für einen senkrechten Düsenstrahl befinden, nämlich
zum senkrechten Starten und Landen, dann kann die Oberfläche 26 (F i
g. 2) in einer solchen Stellung arretiert werden, in welcher ein vorderer
Endabschnitt ein nicht einstellbares Visier zur Auslaßverkleinerung für
die
Düse 20 bildet, wobei die Form einer Ausnehmung 27 (s. F i g. 1) unterhalb
der Düse so ist, daß die gesamte Auslaßfläche der Düse wirksam werden kann. Ähnliche
Anordnungen können bei der Düse 19 benutzt werden, wenn es erwünscht ist,
durch Verbrennuno, von zusätzlichem Brennstoff in der Abaaskanal-C im
führung
21 eine Schubzunahme zu erreichen. F i g. 5
zeigt ein fest angeordnetes Visier
35 am vorderen Ende einer Leitplatte 30, welche mit der Drehschubdüse
19 zusammenarbeitet.
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Ein beachtlicher Vorteil der gezeigten Düsenanordnung, in welcher
die Achse 24 jeder Düse 19, 20 im wesentlichen senkrecht zur Seitenfläche
der Gondel 10 angeordnet ist, besteht darin, daß die waagerechte Innenabmessung
der Ausnehmung 27 - die unterhalb der Düse 19 bzw. 20 zur Gewährleistung
eines unbehinderten Gasaustritts nach unten notwendig ist - im Vergleich
zu der erforderlichen Innenabmessung bei irgendeiner anderen Neigung der C t3 Achse
24 zur Längsachse der Gondel 10 wesentlich verkleinert wird.