DE1626030C - Zweistrom-Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweistrom-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem zum Verdichter des Grundtriebwerks führenden Hauptstrom, mit einem Nebenstrom und mit einem für den Haupt-und Nebenstrom gemeinsamen Lufteinlaßkanal,' in welchem ein Gebläse mit verstellbaren Schaufeln und stromab vom Gebläse die Verzweigungsstelle von Haupt- und Nebenstrom angeordnet sind.

Dabei geht die Erfindung von einem bekannten Zweistrorn-Gasturbinenstrahltriebwerk aus (britische Patentschrift 692 227), bei dem vor dem Gebläse verstellbare Leitschaufeln angeordnet sind, um die in den Verdichter eintretende Luftmenge zu verändern und so insbesondere die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der das Triebwerk von Leerlauf auf vollen Schub regelbar ist.

Andererseits sind auch verstellbare Laufschaufeln eines in einem gemeinsamen Lufteinlaßkanal angeordneten Gebläses bekannt (Schweizer Patentschrift 957), wobei stromab des Gebläses der Gesamtlul'tstrom in einen zum Verdichter der Gasturbine führenden Teiistrom und einen äußeren Teilstrom aufgespalten wird, in den zur Leistungserhöhung des Triebwerks zusätzlich Brennstoff eingespritzt wird. Durch die Verstellung der Schaufeln läßt sich eine Anpassung an die verschiedenen Fluggeschwindigkeiten erzielen. An der Verzweigungsstelle des zum Verdichter führenden Teilstroms und des äußeren Teilstroms ist eine schwenkbare Klappe angeordnet, um eine mengenmäßige Aufteilung des Gesamtluftstroms in dem Haupt- und Nebenstromkanal zu erzielen.

Ferner ist es bekannt (Schweizer Patentschrift 244 980), bei einem Strahltriebwerk, dessen Verdichter von einer Brennkraftmaschine angetrieben ist, die Laufschaufeln des Verdichters verstellbar auszubilden und dabei den Verstellbereich so groß zu wählen, daß eine Schubumkehr und eine damit verbundene Bremswirkung auf das Flugzeug erzielbar ist. Ist dagegen das Gebläse von einer Gasturbine angetrieben, wie ebenfalls aus der Schweizer Patentschrift 244 980 bekannt, so gelangt ein Anteil der Gesamtluftmenge durch radial außen liegende Schaufeln des Gebläses in eine Brennkammer im Nebenstromkanal und dann in die Nebenstromschubdüse, während die andere Teilluftmenge über radial innen liegende Schaufeln in das Grundtriebwerk, d. h. in den von der Gasturbine angetriebenen Verdichter eintritt. Dabei sind wenigstens die radial außen liegenden Schaufeln des Gebläses verstellbar.

Es liegt die Aufgabe vor, das Zweistrom-Gasturbinenstrahltriebwerk der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß auch bei Schubumkehr die Luftversorgung des Verdichters des Grundtriebwerks, dessen Gasturbine auch das Gebläse antreibt, in einfacher Weise gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufschaufeln des Gebläses zwecks Schubumkehr verstellbar sind und daß die Verzweigungsstelle von Haupt- und Nebenstrom als Umlenkeinrichtung ausgebildet ist, die bei Schubumkehr vom Luftstrom, der in diesem Fall vom Nebenstromkanalaustritt herkommt, einen Teil zum Verdichter des Grundtriebwerks umlenkt.

Unter normalen Flugbedingungen läßt sich in bekannter Weise durch Verstellung der Laufschaufeln des Gebläses die Gesamtluftmenge zum Verdichter der Gasturbine sowie in den Nebenstrom einstellen, wobei die Aufteilung des Luftstroms stromab des in dem gemeinsamen Lufteinlaßkanal angeordneten Gebläses erfolgt. Durch entsprechende Verstellung der Laufschaufeln des Gebläses läßt sich eine Schubumkehr und eine damit verbundene Abbremsung des Flugzeuges erzielen, wobei der Luftstrom in diesem Fall vom Nebenstromkanalaustritt herkommt und nun aber von diesem Luftstrom an der als Umlenkeinrichtung ausgebildeten Verzweigungsstelle ein Teil abgezweigt wird, der dem Verdichter zugeführt wird.

In den Unteranprüchen sind vorteilhafte Aus-Gestaltungen der Erfindung näher gekennzeichnet, die auf verschiedene Ausführungsformen der Umlenkeinrichtung gerichtet sind.

In vorteilhafter Weise können die Umlenkeinrichtimg und die Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln des Gebläses miteinander gekoppelt sein. Ausfülirungsbeispicle der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zei«l

Ι 62β 030

3 4

F i g. 1 das vordere Ende eines Triebwerks mit negative Anstellwinkel einschließt. Der Übergang

einer Verzweigungsstelle für die Teilströme, mit der von einem positiven Anstellwinkel zu einem riega-

die Umlenkung des für das Grundtriebwerk bestimm- tiven Anstellwinkel erfolgt über den Nullgrad-

teri Luftanteils bewirkt wird, Anstellwinkel, eine Schaufelstellung, die das Starten

F i g. 2 bis 5 weitere die Ümlehkverhältnisse ver- 5 des Triebwerks erleichtert. Die Schaufeln 2 können bessernde Umlenkeinrichtungen in schematischer über große Anstellwinkel in die Fächerstellung geDarstellung, dreht werden, was bei Triebwerksausfall während ·

Es handelt sich um ein Zweistrom-Gästürbinen- des Flugs große Vorteile bietet.

Strahltriebwerk mit einem Gebläse 1, das verstellbare Wenn sich die Lauf schaufeln 2 in der Stellung Laufschaufeln 2 besitzt und in einem nicht drehbaren io negativer Anstellwinkel zwecks Schubumkehr befin-Mantel 3 rotiert. Das Gebläse 1 befindet sich am den, muß natürlich auch genügend Luft in den vorderen Ende des Triebwerks vor dem Verdichter, Verdichtereinlaß 13 einströmen. Die F i g. 2 bis 5 dessen vorderes Ende bei 4 angedeutet ist. Die Lauf- zeigen verschiedene Möglichkeiten hierzu, wobei jeschaufeln 2 sind mittels eines Servomechanismus mit weils in der oberen Hälfte der Zustand bei normalen geschlossenem Regelkreis, der sich innerhalb der 15 Flugbedingungen und in der unteren Hälfte der Nabe 5 des Gebläses befindet, verstellbar. Der Servo- Zustand bei Schubumkehr dargestellt ist. mechanismus weist einen hydraulischen Stellmotor 6 In F i g. 2 sind über dem Umfang verteilte mit Kolben 7 und Zylinder 8 auf. Der Kolben 7 ist schwenkbare Profilklappen 30 dargestellt, die sich im Zylinder 8, der einen Teil der Nabe 5 bildet und jeweils zur Bildung eines geschlossenen Ringes übersich innerhalb einer Haube 9 befindet, gleitbar an- 20 lappen. Wenn sich die Laufschaufeln 2 in ihrer geordnet. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist die Nabe Normalstellung befinden, schließen die Profilklappen mit einem angetriebenen Flansch 10 am vorderen 30 den bei Schubumkehr wirksam werdenden Luft-Ende einer Antriebswelle 12 verschraubt, die in die- einlaß 31 für den Verdichter 4, der sich etwas stromsem Fall die Abtriebswelle eines Untersetzungs- ab des normalen, d. h. für Vorwärtsschubbetrieb getriebes 11 ist. 25 dienenden Lufteinlasses 13 befindet und von ihm

Der Querschnitt des Mantels 3 hat die Form eines durch einen stromlinienförmigen Ringkörper 32, an Tragflügelprofils. Die ringförmige Eintrittskante des dem die Profilklappen 30 befestigt sind, getrennt ist. Mantels 3 befindet sich unmittelbar vor den Lauf- Auf diese Weise hat der Verdichter 4 einen abgeschaufein 2, jedoch hinter der Haube 9. Der Mantel 3 zweigten Einlaß, und der Ringkörper 32 teilt den erstreckt sich stromab in Richtung des Untersetzungs- 30 Gesamtluftstrom A in einen äußeren Luftstrom B getriebes 11 und endet etwas hinter der Verzwei- und einen inneren, in den Verdichter 4 eintretenden gungsstelle des in den Verdichtereinlaß 13 eintreten- Luftstrom C auf.

den Anteils und des an ihm vorbei strömenden Anteils Die Profilklappen 30 sind mit der Verstelleinrich-

der Gesamtluftmenge. Ein Kranz nicht verstellbarer tung für die Gebläseschaufeln 2 antriebsmäßig ver-

Leitschaufeln 14 befindet sich hinter dem Gebläse 1 35 bunden, so daß sich die Profilklappen 30 öffnen, wie

und vor dem Verdichtereinlaß 13. in der unteren Hälfte der Fig. 2 gezeigt, wenn die

Die in Fig. 1 gezeigte Lauf schaufelverstellung Laufschaufeln 2 in die Schubumkehrstellung gedreht

stellt für sich gesehen nicht die Erfindung dar. werden. Der nun vom Nebenstromkanalaustritt kom-

Ein am Fuß 16 einer jeden Laufschaufel 2 be- mende Luftstrom .4' wird von den Profilklappen 30 festigtes Ritzel 15 kämmt jeweils mit einem ver- 40 in einen äußeren Luftstrom B', der sich nach vorne hältnismäßig großen Zahnrad 17, das innerhalb der weiter bewegt, und einen inneren Luftstrom C aufNabe 5 drehbar gelagert ist. Auf diese Weise bewirkt gespalten, der umgelenkt wird und an den Profildie Drehung des Zahnrads 17 eine gemeinsame Ver- über den jetzt freigegebenen Lufteinlaß 31 gelangt. Stellung sämtlicher Laufschaufeln 2, so daß das Ge- Gemäß F i g. 3 besteht die Umlenkeinrichtung aus blase eine veränderliche erste Verdichterstufe dar- 45 einem starren, ringförmigen Profilkörper 33, der in stellt. klappen 30 vorbei in den Einlaß des Verdichters 4

Das Gebläse weist eine große Anzahl von Lauf- einem Bereich angeordnet ist, der den Verdichterschaufeln, z. B. 17 oder mehr auf. Die axiale Bewe- einlaß 13 innerhalb des Mantels 3 umgibt. Der Profilgung des Kolbens 7 wird über einen Nockenmecha- körper 33 hat die gleiche Wirkungsweise wie bereits nismus mit einer Schneckenverzahnung 18 in eine 50 beschrieben ist. Die Form des Profilkörpers 33 ist Drehung des Zahnrads 17 umgewandelt. Die Schnek- derart, daß unabhängig von der Richtung der Luftkenverzahnung 18 befindet sich in der Bohrung des strömung in jedem Fall ein Anteil der Gesamtluft-Zahnrads 17 bzw. auf einem rohrförmigen Kolben- menge in den Verdichtereinlaß 13 gelangt, abschnitt 19, auf dem der Kolben 7 befestigt ist. Gemäß F ig. 4 ist ein axial beweglicher Profil-Der Abschnitt 19 ist gegen Drehen durch eine innere 55 körper 34 vorgesehen, der zwei Betriebsstellungen Keilverzahnung gesichert, die bei 20 mit entspre- besitzt. So liegt bei normalen Flugbedingungen der chenden Zähnen auf einem Zapfenabschnitt 22 der Profilkörper 34 am hinteren Ende des Einlasses 13 Nabe 5 kämmt. Die Betätigung des Stellmotors 6 an, während er bei Schubumkehr die vordere Kante wird durch ein Servoventil 23 gesteuert, das in einen des Einlasses 13 berührt, so daß der innere Luftzylindrischen Kolbenabschnitt 24 eingebaut ist, der 60 strom C als Teil des Luftstroms A' in den Verdichinnerhalb des Zapfenabschnitts 22 gleitet und am tereinlaß umgelenkt wird. Der Profilkörper 34 ist Kolbenabschnitt 19 befestigt ist. wiederum an der Verstelleinrichtung für die Lauf-

Der beschriebene Mechanismus ermöglicht es, die schaufeln 2 des Gebläses 1 angelenkt.

Laufschaufeln 2 in eine Stellung zur Schubumkehr Gemäß F i g. 5 ist ein Ring von Saugdüsen 35 in

zu bewegen, während das Gebläse 1 rotiert. Auf 65 der ringförmigen Führungskante 36 der hinteren

diese Weise läßt sich ein Flugzeug beim Landen Wand des Verdichtereinlasses 13 angeordnet. Bei

abbremsen. Die Laufschaufeln 2 sind überdies stufen- Schubumkehr werden die Saugdüsen 35 in Betrieb

los verstellbar in einem Bereich, der positive und gesetzt, um den Luftstrom C in den Einlaß 13 um-

zulenken. Die Saugdüsen 35 werden mittels einer Injektorpumpe betrieben, die z. B. mit Hilfe einer mit Luft vom Verdichter gespeisten Leitung arbeitet, um unmittelbar vor der abgerundeten Führungskante 36 einen Unterdruck zu erzeugen, wodurch ein Anteil des Gesamtluftstroms A abgespalten wird und nach innen in den Verdichtereinlaß 13 strömt. Der Injektorpumpenantrieb ist mit der Verstelleinrichtung für die Laufschaufeln 2 verbunden, so daß seine Betätigung gleichzeitig erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zweistrom-Gasturbinenstrahltriebwerk, mit einem zum Verdichter des Grundtriebwerks führenden Hauptstrom, mit einem Nebenstrom und mit einem für den Haupt- und Nebenstrom gemeinsamen Lufteinlaßkanal, in welchem ein Gebläse mit verstellbaren Schaufeln und stromab vom Gebläse die Verzweigungsstelle von Haupt- und Nebenstrom angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (2) des Gebläses (1) zwecks Schubumkehr verstellbar sind und daß die Verzweigungsstelle von Haupt- und Nebenstrom als Umlenkeinrichtung ausgebildet ist, die bei Schubumkehr vom Luftstrom, der in diesem Fall vom Nebenstromkanalaustritt herkommt, einen Teil zum Verdichter(4) des Grundtriebwerks umlenkt.

2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung schwenkbare Profilkappen (30) aufweist, die sich gegenseitig zur Bildung eines geschlossenen Ringes überlappen.

3. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung einen ringförmigen Profilkörper (33; 34) aufweist.

4. Strahltriebkwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (34) in Richtung der Längsachse des Triebwerks verschiebbar ist.

5. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung Saugdüsen (35) aufweist.

6. Strahltriebwerk nach einem der Ansprüche! bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Umlenkeinrichtung und die Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln (2) des Gebläses miteinander gekoppelt sind.