DE2261025A1

DE2261025A1 - Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk

Info

Publication number: DE2261025A1
Application number: DE19722261025
Authority: DE
Inventors: Rowan Herbert Colley
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1973-07-05
Also published as: GB1388406A; FR2163688B1; FR2163688A1; IT971846B; JPS4891414A

Description

PATENTANWÄLTE

DSPL₁-ING-CURTWALLACh β iiOMCHEM as, 15-Dezember 1972

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2261025 SSSiST"" DR. TINO HAI BACH

UNSER ZEICHEN: , ^ .

14 O6l - K/VM

Rolls-Royce (1971) Limited, London, England,

Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk

Die Erfindung betrifft ein Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk mit einer Schubablenkvorrichtung.

Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerke mit einer Schubumkehroder Schubablenkeinrichtung innerhalb des Gebläsegehäuses sind in verschiedenen Ausführungen bekanntgeworden. Bisher war es jedoch durch die Notwendigkeit der Positionierung der Ablenkeinrichtung und der AustrittsÖffnungen für die abgelenkte Luft erforderlich, das Gebläsegehäuse länger zu gestalten,als dies aus aerodynamischen Gründen ansonsten notwendig gewesen wäre. Außerdem war der Austritt für die abgelenkte Luft nicht mehr voll ringförmig, d.h. die abgelenkte Luft umgab nicht mehr vollständig das Gebläsegehäuse, weil die zur Aufhängung des Triebwerks, beispielsweise am Flugzeug, erforderliche Lageranordnung in Gestalt eines Pylon od.dgl. diesen Austritt unterbrach, wodurch es nötwendig wurde, den Ablenkungsaufbau aufzuspalten und die. Längsabmessungen des Austritts derart zu vergrößern, daß eine verlorene Austrittsfläche wiedergewonnen wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbesehriebenen Nachteile zu vermeiden.

Die Erfindung geht aus von einem Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk mit einer Gebläseverkleidung, die wenigstens einen Abschnitt

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aufweistj der relativ zu der übrigen Verkleidung so beweglich ist, de selektiv wenigstens eine öffnung freigegeben werden kann, durch die Gebläseluft selektiv aus dem Gebläsekanal in die Atmosphäre in einer Richtung radial zur Triebwerksachse abströmen kann. Gemäß der Erfindung ist die Anordnung derart getroffen, daß diese öffnung unmittelbar stromunterseitig der Gebläsestufe oder der Gebläsestufen und stromoberseitig irgendwelche anderen Aufbauten im Gebläsekanal stromunterseitig der Gebläsestufe angeordnet ist.

Vorzugsweise sind im Gebläsekanal stromunterseitig der Gebläsestufen Strömungsbegradigungsshaufeln mit Abstand in Umfangsrichtung um den Kern des äußeren Triebwerksgehäuses angeordnet, die in radialer Richtung bezüglich der Triebwerksachse durch den Gebläsekanal hindurchstehen.

Vorzugsweise ist wenigstens jede zweite dieser Schaufeln um Achsen drehbar, die radial bezüglich der Triebwerkslängsachse verlaufen.

Stattdessen können auch sämtliche Schaufeln um Achsen drehbar angeordnet sein, die radial bezüglich der Triebwerkslängsachse verlaufen.

Vorzugsweise ist der bewegliche Teil der Gebläseverkleidung mit den drehbaren Schaufeln derart verbunden, daß eine gemeinsame Bewegung stattfindet.

Vorzugsweise besitzt diese Verbindung Mittel, die eine Anfangsbewegung des beweglichen Verkleidungsabschnitts ermöglichen, ehe eine Drehung der drehbaren Schaufeln einsetzt.

Vorzugsweise tritt diese Anfangsbewegung nur dann auf, wenn sich die bewegliche Verkleidung in einer Richtung bewegt, um die öffnungen freizugeben.

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Vorzugsweise bewegt sich der bewegliche Verkleidungsteil in Strö'mungsrichtung nach vorn, wenn die Ausnehmungen freigegeben werden.

Es sind Mittel vorgesehen, durch die der bewegliehe Verkleidungsteil in Strömungsrichtung nach vorn und hinten bewegt werden kann und diese Mittel bestehen aus einer Kugelschraube mit Mutter oder einem ähnlichen Mechanismus, der durch Luftmotoren od.dgl. angetrieben wird.

Vorzugsweise wird die Zwangsverbindung zwischen dem beweglichen Verkleidungsteil und den drehbaren Schaufeln durch einen Nockenmechanismus und Kurbelarme erreicht, wobei die Nocken an der inneren Oberfläche des beweglichen Verkleidungsteiles angeordnet sind und bewegen sieh mit diesem, wobei ,jeder Nocken eine Führung aufweist, die eine Rolle führt, die auf einem Ende des jeweiligen Kurbelarmes angeordnet sind, derart, daß die Bewegung des Nockens den Hebel dreht, der mit dem übrigen Teil des Winkeiarmes verbunden ist, um die Schaufeln zu drehen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit Frontgebläse,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß Fig.I₃, Fig. j5 eine perspektivische Teilansicht,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Aufbaus nach Fig.3 in größerem Maßstab, -

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 gemäß Fig.l in größerem Maßstab,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

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Fig.l zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 rait einem Gasgeneratorkern 12 und einem Frontgebläse 14 am stromoberseitigen Ende,die von einer Gebläseverkleidung l8 umschlossen ist und sich stromoberseitig und stromunterseitig über diese Stufe erstreckt.

Gemäß einer ersten AusfUhrungsform der Erfindung besteht die Gebläseverkleidung 18 aus drei Abschnitten, nämlich einem stromoberseitigen Abschnitt 20, einem axial beweglichen Abschnitt 22 und einem stromunterseitigen Abschnitt 24. Die Abschnitte 20 und 24 sind starr über eine ringförmige Kaskade von Ablenkschaufeln 26 miteinander verbunden.

Eine Anzahl von Strömungsbegradigungsschaufeln 28 ist mit gleichem Winkelabstand um das äußere Gehäuse des Kerntriebwerks 12 herum angeordnet, wobei jeweils jede zweite Schaufel dazu dient, die Gebläseverkleidung 18 unter Bildung eines Gebläsekanals koaxial zum Kerntriebwerk zu halten. Die übrigen Strömungsbegradigungsschaufeln sind schveikbar um Radialachsen 30 gelagert, d.h. um Achsen, die zur Triebwerkslängsachse radial verlaufend angeordnet sind.

Jede Schvmkschaufel 28 kann derart verschwenkt werden, daß der Raum zwischen ihr und benachbarten festen Schaufeln abgesperrt wird, wie dies aus Fig.5 ersichtlich ist. Außerdem ist Jede Schwenkschaufel 28 mit einem drehbaren Ring 62 über einen Hebelmechanismus 34 verbunden, derart, daß eine Drehung des Ringes 32 sämtliche Schwenkschaufeln gleichzeitig dreht.

Eine Drehung des Ringes 32, der koaxial zum Triebwerk innerhalb der Doppelwandung der Verkleidung 18 gelagert ist, wird dadurch erreicht, daß der bewegliche Verkleidungsabschnitt 22 zunächst in Strömungsrichtung nach vorn bewegt wird/JJi. in Richtung des Pfei-

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les 6 gemäß Fig.l. Die Unterseite des Verkleidungsabschnitts 22 trägt vier im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Nocken 36, deren stromoberseitige Enden parallel zur Längsachse des Triebwerkes verlaufen, während der übrige Teil gekrümmt ist. Jeder Nocken 36 ist im Querschnitt umgekehrt U-förmig und führt eine Rolle 38, die an einem Ende des Kurbelarmes 40 angeordnet ist. Der Kurbelarm 40 ist seinerseits schwenkbar auf dem stromoberseitigen Verkleidungsteil gelagert. Das andere Ende jedes Kurbelärmes 40 ist über eine Stange 42 mit dem Ende eines weiteren Winkelhebels 44 verbunden, der schwenkbar auf dem stromunterseitigen Verkleidungsteil 24 gelagert ist. Das .andere Ende eines jeden weiteren Kurbelarmes 44 ist über eine Zapfen-Schlitz-Verbindung 46 (Fig.4) mit dem Ring 32 verbunden, der einen U-förmigen Querschnitt aufweist. - . ■

Der Bewegliche Verkleidungsteil 22 wird in Axialrichtung durch vier Kugelspindeln 38 angetrieben, die mit ihren Enden am stromoberseitigen bzw. stromunterseitigen Verkleidungsteil 20 bzw. 24 gelagert sind und Muttern 50 des Verkleidungsteiles 22 führen. Jede Kugelspindel wird durch Druckluftmotoren od.dgl. angetrieben.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch Bewegung des Verkleidungsteiles 22 in Strömungsriehtung nach vorn das radial äußere Ende einer ringförmigen öffnung 52 freigelegt, in der eine Schaufelkaskade 26 untergebracht ist. Eine Freilegung der öffnung 52 ergibt einen radialen Auslaß, für Luft, die vom Gebläse 14 verdichtet worden ist und diese Luft kann durch diese öffnung austreten, wenn eine Schubablenkung oder Umkehrung erforderlich ist. line Bewegung des Verkleidungsteiles 22 bewirkt infolge der mechanischen Verbindungen mit den drehbaren Schaufeln 28 eine Drehung dieser Schaufeln 28, wenn auch bei der anfänglichen Verschiebebewegung ein Totgang zwischen dem Ver-

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kleidungsteil und den Schaufeln vorhanden ist und zwar verursacht durch das gerade stromoberseitige Ende des Nockens 36.

Nachdem sich der Verkleidungstell 22 soweit nach vorn bewegt hat, daß der gekrümmte Abschnitt des Nockens 36 auf die Rolle 38 einwirkt, beginnt sich der Hebel 40 im Uhrzeigersinn gemäß Pig.3 zu verschwenken und diese Bewegung wird über die Stange 42 und die Hebel 44,34 auf die Schaufeln 28 übertragen, so daß diese im Gegenuhrzeigersinn in die in Fig.5 dargestellte Stellung verschwenkt werden.

Auf diese Weise versperren die drehbaren Schaufeln 28 der vom Gebläse 14 gelieferten Luft den Weg und der Verkleidungsteil 22 bewegt sich so, daß die Luft radial bezüglich der Triebwerksachse nach außen in die Atmosphäre abströmen kann.

Die Schaufelkaskade 26 verleiht der nach außen abströmenden Luft eine nach vorn gerichtete Komponente, um wenigstens einen gewissen Umkehrschub zu gewährleisten.

Gemäß dem in Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Gebläseverkleidung 18 aus zwei Teilen 20a und 24a, die in der Normalstellung stumpf aneinanderstoßen. Wenn eine Schubablenkung bzw. ein Bremsschub erforderlich ist, dann bewegt sich die stromoberseitlge Verkleidung 20a relativ zu dem Teil 24a nach vorn, so daß dazwischen eine öffnung entsteht, während bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel eine öffnung freigelegt wurde. Am Verkleidungsteil 20a ist ein Nocken 36a befestigt und eine aus Hebel und Stange bestehende Gestangeanordnung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, jedoch im wisentlichen gleich der Gestangeanordnung des ersten Ausführungsbeispiels 1st, wird zur übertragung der Linearbewegung des Verkleidungsabschnitts 20a in eine Drehbewegung der Schaufeln 28a benutzt. Der Haüptuntersohled gegenüber dem vorbesohr!ebenen Ausführungsbelepiel

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besteht darin, daß die betreffende Gestängeanordnung umgekehrt werden muß, d.h. die stromoberseitige Hebelanordnung ist am stromoberseitigen Ende der Schaufelkaskade 36a festgelegt und die stromunterseitige Hebelanordnung ist schwenkbar an der inneren Oberfläche 60 der Außenwand des stromanterseitigen Verkleidungsteils 24a angelenkt.

Aus der Anordnung der Auslaßöffnung zwischen der Gebläsestufe 14 und den Schaufeln 28 resultieren zahlreiche Vorteile. Der Hauptvorteil besteht darin, eine Gebläseverkleidung 18 benutzen zu können, deren Gesamtlänge um etwa 50$ kleiner sein kann als bei bekannten Verkleidungen von Gebläsetriebwerken. Durch diese kürzere Verkleidung wird außerdem an Gewicht gespart.

Die Verwendung der.Strömungsbegradigungsschaufeln zur Absperrung des Gebläsekanals macht die zusätzliche Anordnung von Absperrtüren überflüssig und dadurch wird weiter an Gewicht gespart und es werden weitere komplizierte mechanische Gestänge überflüssig. Außerdem kann man, wie bereits erwähnt, eine vollkreisringförmige öffnung erhalten und es ist an keiner Stelle ein Strömungswiderstand in Gestalt von Triebwerksaufhängungen od.dgl. vorhanden, da diese Teile im Gebläsekanal stromunterseitig der Schubumkehröffnung angeordnet sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk mit Frontgebläse, dessen Verkleidung wenigstens einen relativ zu dem Übrigen Teil der Verkleidung beweglichen Abschnitt aufweist, durch dessen Verschiebung selektiv wenigstens eine öffnung freigelegt werden kann, durch die Gebläseluft aus dem Gebläsekanal in Radiairiohtung tezug11ch der Triebiierkslängsachse nach der Atmosphäre abströmen kann,

dadurch gekennzeichnet,

. daß die öffnung (52) zwisohen der Gebläsestufe (14) und irgendeinem Aufbau (28) angeordnet 1st, der im Gebläsekanal stromunterseitig der Gebläsestufe angeordnet ist.
2. Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (28) in dem Gebläsekanal stromunterseitig der Gebläsestufe (X4) wenigstens eine Stufe von Luftströmungsbegradigungsschaufein aufweist, die in Umfangsrichtung des Kanals im Abstand zueinander angeordnet sind, und daß wenigstens jede zweite dieser Schaufeln um eine Achse (30) schwenkbar ist, die radial zur Längsachse des Triebwerkes verläuft, wie dies an sich bekannt ist, wodurch der Gebläsekanal abgesperrt werden kann,und dass eine solche Verbindung zwischen Schaufelverschwankung und dem Bewegungsantrieb (22,36,38,40,42,44,32) des beweglichen Verkleidungsteils (22) vorgesehen ist, daß im Betrieb der bewegliche Teil (22) der Verkleidung und die Schaufeln (28) gleichzeitig bewegt und verschwenkt werden .
3. Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil der Verkleidung in Strömungsrichtung nach vorn bewegt wird, um die öffnung (52) freizulegen.

BAD ORIGINAL

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4. Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (jjjS) voll kreisringförmig ist und sich in Ümfangsrichtung über die" gesamte Gebläseverkleidung (l8) erstreckt.

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