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DE2009808A1 - Jet pipe with continuous combustion - Google Patents

Jet pipe with continuous combustion

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Publication number
DE2009808A1
DE2009808A1 DE19702009808 DE2009808A DE2009808A1 DE 2009808 A1 DE2009808 A1 DE 2009808A1 DE 19702009808 DE19702009808 DE 19702009808 DE 2009808 A DE2009808 A DE 2009808A DE 2009808 A1 DE2009808 A1 DE 2009808A1
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DE
Germany
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combustion
jet pipe
ambient air
engine
jet
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Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702009808
Other languages
German (de)
Inventor
Der Anmelder Ist
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Individual
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Individual
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Publication date
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Priority to DE19702009808 priority Critical patent/DE2009808A1/en
Publication of DE2009808A1 publication Critical patent/DE2009808A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/10Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines
    • F02K7/12Injection-induction jet engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

Strahlrohr mit kontinuierlicher Verbrennung Die Erfindung betrifft ein Strahlrohr mit offenem Kreislauf und kontinuierlicher Verbrennung als Strahltriebwerk für Luftfahrzeuge mit großem Geschwindigkeitsbereich. Continuous Combustion Radiant Tube The invention relates to a jet pipe with an open circuit and continuous combustion as a jet engine for aircraft with a large speed range.

Derartige Gasstrahltriebwerke beziehen im Gegensatz zu Raketentriebwerken den zur Verbrennung bendtigten Sauerstoff aus der Umgebungsluft, die in das Triebwerk eingebracht und verdichtet werden muß.Such gas jet engines relate in contrast to rocket engines the combustion oxygen from the ambient air that enters the engine must be introduced and compacted.

Bekannt ist, daß die dazu benötigte Energie entweder direkt den anströmenden Luftmassen entnommen (Staustrahltriebwerk) oder, daß ein großer Teil der Abgasenergie dazu verwendet wird, um über eine Gasturbine einen Verdichter anzutreiben, der einen Teil dieser Energie den angesaugten Luftmassen zuführt. Bekannt ist weiterhin die Ausnutzung der kinetischen Energie der Abgase in Verbindung mit der Resonanz einer Luftspule bei den intermittierenden Strahltriebwerken, sowie die Luftansaugung durch die Eintrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs oder eines Brennstoffgemischs (deutsche Auslegeschr.It is known that the energy required for this is either directly supplied to the incoming Air masses taken (ramjet) or that a large part of the exhaust gas energy is used to drive a compressor via a gas turbine, the one Part of this energy supplies the sucked in air masses. The one is still known Exploiting the kinetic energy of the exhaust gases in conjunction with the resonance of a Air coil for the intermittent jet engines, as well as the air intake through the entry speed of the fuel or a fuel mixture (German Auslegeschr.

Nr. 1 209 809).No. 1 209 809).

Das Staustrahltriebwerk hat den Nachteil, daß es nur bei hoher relativer Luftgeschwindigkeit Schub erzeugen kann, es ist deshalb als Antrieb von Pahrzeuaen bei niedrigen Geschwindigkeiten ungeeionet.The ramjet engine has the disadvantage that it only works at high relative Air speed can generate thrust, it is therefore used as a propulsion system for cars un-ionized at low speeds.

Die Turbostrahltriebwerke haben wegen der hohen Verluste im Bereich von Turbine und Verdichter besonders bei niedrigen Geschwindiqkeiten einen verhältnismäßig ungünstigen Wirkungsgrad. Die hohe Beanspruchung von beweglichen Teilen bedeutet Verschleiß und Stranfälligkeit. Die Vorrichtung zur UberfUhrung von Abgasenergie an die angesaugte Luft, nimmt den qrößten Teil des Trlebwerksqewlchtes ein, das damit gegenüber den reinen Strahlrohren entsprechend hoch ausfällt.The turbojet engines have because of the high losses in the area of turbine and compressor, especially at low speeds unfavorable efficiency. The high stress on moving parts means Wear and tear and vulnerability. The device for transferring exhaust gas energy to the sucked in air, occupies the largest part of the exhaust system, the so it is correspondingly high compared to the pure jet pipes.

Bei den intermittierenden Strahlrohren erlauben bekanntlich die qeringe Abgasgeschwindigkeit, sowie deren begrenzte Masse, keine hohen Schubleistungen und keine hohen Geschwindigkeiten. Mechanische Rückströmdrosseln sind sehr störanfällig.As is well known, the intermittent radiant tubes allow the qeringe Exhaust gas speed, as well as their limited mass, no high thrust and no high speeds. Mechanical backflow throttles are very prone to failure.

Die auftretenden Schwingunqen belasten Triebwerk und Fahrzeug.The vibrations that occur put a strain on the engine and vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leichtes Strahlrohr zu konzipieren, das in der Lage ist, ohne Anströmqeschwindiqkeit der Umgebungsluft diese anzusaugen, ihr Energie zuzuführen, sie zu verdichten und einer kontinuierlichen Verbrennung zuzubrinqen, die den Vorschub erzeugt. Die dazu benötigte Abgasenergie soll nicht erst in mechanische oder andere Energieformen umgewandelt werden, sondern die aerodynamischen Kräfte der Abgase sollen unmittelbar für diese Aufgabe genutzt werden. Außerdem soll das Triebwerk auch für hohe, d.h. Überschallgeschwindigkeiten geeignet sein.The invention is based on the object of a lightweight jet pipe to conceive that is able to without inflow velocity of the ambient air to suck it in, to supply it with energy, to condense it and a continuous one Zuzubrinqen combustion that generates the feed. The exhaust gas energy required for this should not first be converted into mechanical or other forms of energy, but the aerodynamic forces of the exhaust gases should be used directly for this task will. In addition, the engine is also intended for high, i.e. supersonic, speeds be suitable.

Diese Aufqabe wird erfindungsgemäf3 dadurch gelöst, daß die Saugwirkung der schnellen Abgase oder eines Teiles davon -nach Bernoulli: g Pw 2 (Vaz - V ) - dazu genutzt wird, Umgebungsluft anzusaugen und mit diesen Abgasen zu vermischen. Das derart mit Sauerstoff angereicherte energiereiche Gasgemisch wird verlangsamt und damit verdichtet, so daß es nun in der Lage ist, nach geeigneter Umlenkung die Verbrennungsvoränge innerhalb des Triebwerks durch Sauerstoffversorgung und Brennstoffverqasung aufrecht zu erhalten. Dabei werden die Abgase dieser Verbrennungsvorgänge dazu nutzt, um teils das erwähnte Sauerstoffgemisch und teils einen Vortriebsimpuls zu erzeugen.This task is achieved according to the invention in that the suction effect of the fast exhaust gases or a part of it - according to Bernoulli: g Pw 2 (Vaz - V) - is used to suck in ambient air and mix it with these exhaust gases. The high-energy gas mixture enriched with oxygen in this way is slowed down and thus condensed, so that it is now able, after suitable redirection, to the Combustion processes within the engine through oxygen supply and fuel gasification to maintain. The exhaust gases from these combustion processes are used to in order to generate partly the mentioned oxygen mixture and partly a propulsion impulse.

Mit zunehmender Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft kann graduell auf das Ansauqen durch Abgase verzichtet werden, und das Triebwerk wird durch gleichzeitige Veränderung der aerodynamischen Gestaltung stufenweise in ein Staustrahltriebwerk umgewandelt.As the flow velocity of the ambient air increases, gradually to be dispensed with the Aufauqen through exhaust gases, and the engine is through simultaneous Change of the aerodynamic design gradually in a ramjet engine converted.

Um ein solches Strahlrohr in einfacher Weise besonders hinsichtlich der äußeren ormgebung den Erfordernissen eines Triebwerks für Luftfahrzeuge anpassen zu können, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung alle wesentlichen Bauteile in einer Anordnung von konzentrischen teilweise konischen Rohren zusammengesetzt, die sich durch gegenseifige Verschiebung den jeweiligen aerodynamischen Verhältnissen anpassen lassen. Die Brennkammer, die den Ga.sstrahl zum Ansauqen und Verdichten der Umgebungsluft erzeugt--im weiteren Text Versorgungsbrennkammer genannt- erfüllt nur diese Aufgabe und erzeugt keinen Vortriebsimpuls.To make such a jet pipe in a simple manner, especially with regard to adapt the external shape to the requirements of an aircraft engine to be able to, are all essential according to a further embodiment of the invention Components assembled in an arrangement of concentric, partially conical tubes, which by counteracting displacement to the respective aerodynamic conditions have it adjusted. The combustion chamber, which the gas jet for suction and compression generated by the ambient air - referred to below as the supply combustion chamber - fulfilled only this task and does not generate any propulsion impulse.

Die mit der Erfinduna erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein leichtes unkompliziertes Strahltriebwerk für einen qroßen Geschwindigkeitsbereich zur Verfugung steht.The advantages achieved with the invention are in particular: that a light, uncomplicated jet engine for a large speed range is available.

Der fehlende niedrige Ceschwindigkeitsbereich des Staustrahltriebwerks, sowie der fehlende hohe des intermittierenden Strahlrohres werden abgedeckt.The lack of a low speed range of the ramjet engine, as well as the missing high of the intermittent jet pipe are covered.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen A, B und C dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Fig. A zeigt das Triebwerk bein Betrieb im niedrigen Geschwindigkeitsbereich. In einer Versorgungsbrennkammer (1) wird ein schneller Gasstrahl erzeugt, der zur Verringerung der Reibungsverluste in eineiv' Diffuser (2) verlangsamt wird. Durch Querschnittsverengung und Umlenkung wird der Abgasstrahl wieder beschleunigt und in entgegengesetzte Richtung gelenkt <3). Über die Ansaugringöffnung (4) wird auf Grund der hohen Austrittsgeschwindigkeit der Abgase aus der Ringöffnung (5) Umgebungsluft angesaugt, in dem geraden Teil (6) beschleunigt und mit den Abgasen vermischt. Der Energiegehalt der Abgase wird gleichmäßig auf das so entstandene Gasgemisch verteilt, zusätzlich wird durch die abgegebene Wärme des Innenrohres Energie übertragen.An embodiment of the invention is shown in the drawings A, B and C and is described in more detail below: Fig. A shows the engine when operating in the low speed range. In a supply combustion chamber (1) A fast gas jet is generated, which helps to reduce friction losses is slowed down in a 'diffuser (2). By narrowing the cross-section and redirecting it the exhaust gas jet is accelerated again and directed in the opposite direction <3). Due to the high exit speed, the suction ring opening (4) is used of the exhaust gases sucked in from the ring opening (5), in the straight part (6) accelerated and mixed with the exhaust gases. The energy content of the exhaust is evenly distributed over the resulting gas mixture; in addition, the transferred heat of the inner tube energy.

Das mit Sauerstoff angereicherte -enerqiereiche Gasgemisch wird nun in einem Diffusor (7) verdichtet und teilweise der Versorgungsbrennkammer (1) und einer Ringbrennkarnrner (8) zur Unterhaltung der Verbrennung zugeleitet. Der Rohrmantel (9) gestattet es, die Versorgungsbrennkammer mit der Summe aus statischem und dynamischem Druck zu beaufschlagen. Die in der Ringbrennkammer (8) beschleunigten Gase liefern in dem Ausführungsbeispiel den Vortriebsimpuls.The oxygen-enriched -enerqi-rich gas mixture is well compressed in a diffuser (7) and partially the supply combustion chamber (1) and fed to a ring burning kernel (8) to maintain the combustion. The pipe jacket (9) allows the supply combustion chamber with the sum of static and dynamic To apply pressure. Deliver the accelerated gases in the annular combustion chamber (8) in the exemplary embodiment the propulsion pulse.

Fig. B zeigt das Triebwerk bei Anströmgeschwindigkeiten im Uberschallbereich. Die Versorgungsbrennkammer (1) wird durch Verlängerung des teleskopischen Rohrmantels (9) ganz oder teilweise außer Betrieb genommen. Der Einlaßkegel (10) wird derart verschoben, daß die Ringöffnung (5) ganz oder teilweise geschlossen, sowie die Lufteinlaßgeometrie den aerodynamischen Verhältnissen der jeweiligen Uberschallströmung angepaßt wird. Das Triebwerk arbeitet in Verbindung mit der Ringbrennkammer (8) als Staurohr.Fig. B shows the engine at approach velocities in the supersonic range. The supply combustion chamber (1) is made by extending the telescopic pipe jacket (9) completely or partially decommissioned. The inlet cone (10) becomes such moved that the ring opening (5) is completely or partially closed, as well as the air inlet geometry is adapted to the aerodynamic conditions of the respective supersonic flow. The engine works in connection with the annular combustion chamber (8) as a pitot tube.

Fig. C zeigt das Triebwerk beim Anlaßvorgang. Der Versorgungsbrennkammer (1) wird durch Verlängerung des teleskopischen Rohrmantels (9) über ein Anlaßaggregat Frischluft (11) zugeführt, bis der erzeugte Abgasstrahl (12) schnell genug ist, um das Triebwerk selbständig mit Umgebungsluft zu versorgen.Fig. C shows the engine during the starting process. The supply combustion chamber (1) is made by extending the telescopic pipe jacket (9) over a starting unit Fresh air (11) is supplied until the generated exhaust gas jet (12) is fast enough to independently supply the engine with ambient air.

Claims (3)

Patentansprüche Claims strahlrohr mit kontinuierlicher Verbrennung, das in r Lage ist, die zur Unterhaltung der Verbrennung benötigte Umgebungsluft in - allen Geschwindigkeitsbereiw chen selbstätig anzusaugen und in geeigneter Form der Verbrennung zuzuführen, dadurch-gskennzeichnet, daß die Saugwirkung der schnellen Verbrennungsabgase oder eines Teiles davon dazu genutzt wird, Umgebungsluft anzusaugen daß der weitere Energiegehalt dieser Abgase durch deren Mischung mit der angesaugten Luft teilweise auf diese übertragen wird und daß dieses Gasgemisch nach Verdichtung in einem Diffusor ganz oder teilweise der-Verbrennung zur Sauerstoffversorgung und Brennstoffvergasung zugeführt wird.jet pipe with continuous combustion that is capable of that Ambient air required to maintain the combustion in - all speed ranges to be sucked in automatically and fed to the combustion in a suitable form, marked by, that the suction effect of the rapid combustion exhaust gases or a part thereof does so is used to suck in ambient air that the further energy content of these exhaust gases by mixing them with the sucked-in air, it is partially transferred to them and that this gas mixture after compression in a diffuser wholly or partially the combustion is supplied for oxygen supply and fuel gasification. 2. Strahlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaug- und Verdichterteil sowie die Brennkammern aus einer Anordnung konzentrischer teilweise konischer Rohre und einem Einlaßkegel bestehen, die durch gegenseitige Verschiebung das Triebwerk dem jeweiligen Betriebszustand bzw. der jeweiligen Gasgeschwindigkeit anpassen.2. jet pipe according to claim 1, characterized in that the suction and compressor part and the combustion chambers from an arrangement concentric partially conical tubes and an inlet cone are made by mutual displacement the engine to the respective operating state or the respective gas speed adjust. 3. Strahlrohr nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl zur Energiezuführung an die Umgebungsluft gesondert und nicht von einer vortrieberzeugenden Brennkammer erzeugt wird.3. jet pipe according to claim l and 2, characterized in that the Gas jet for supplying energy to the ambient air separately and not from one propulsion generating combustion chamber is generated.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0370209A1 (en) * 1988-10-06 1990-05-30 The Boeing Company Engine for low-speed to hypersonic vehicles
WO1991016535A1 (en) * 1990-04-23 1991-10-31 Robey Marvin L Supercharged vapor pressure thermodynamic drive

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