DE3242585A1

DE3242585A1 - Einrichtung zur beseitigung des verschlusses der in die brennkammer von staustrahltriebwerken einmuendenden lufteinlaufkanaele

Info

Publication number: DE3242585A1
Application number: DE19823242585
Authority: DE
Inventors: Herbert 8000 München Engel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3242585C2

Description

Einrichtung zur Beseitigung des Verschlusses der in di
Brennkammer von Staustrahltriebwerken einmündenden Lufteinlaufkanäle Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beseitigung des Verschlusses der in die Brennkammer von Staustrahltriebwerkeri einmündenden Lufteinlaufkanäle, zeitlich nach dem Ausbrand des Starttreibsatzes, der in der für den Start- und Marschbetrieb gemeinsamen Brennkammer angeordnet ist.
Bei Staustrahltriebwerken ist es, wie aus der US-PS 3 901 028 hervorgeht, bekannt, für die Startphase einen festen Treibstoff in einer für den Start-und den Marschbetrieb gemeinsamen Brennkammer vorgesehen, der den Flugkörper auf die für den Staustrahlbetrieb erforderliche hohe Fluggeschwindigkeit bringt, die geeignet ist, genügend Luftmengen mit einem ausreichenden Druck für den Marschbetrieb zur Verfügung zu stellen. Während desselben werden Luftsauerstoff und durch einen Festbrennstoff erzeugte brennstoffreiche Gase in einer Brennkammer zur Reaktion gebracht. Um während der Startphase die in die Brennkammer einmündenden Lufteinlaufkanäle noch verschlossen zu halten, sind an deren Einmündungen Deckel aus leicht zerbrechlichem Material vorgesehen, die nach Beendigung der Startphase und zu Beginn der Marschphase durch Fremdeinwirkung zerstört werden, so daß dann die Lufteinlauföffnungen frei sind. Durch de anstehenden Staudruck der Luft werden dann die Deckeltrümmer nach hinten über die Brennkammer und die Schubdüse hindurch ins Freie ausgestoBen. Die Zertrümmerung der Verschlußdeckel kann z.B. durch eine pyotechnische Ladung oder eine mechanische Schlagvorrichtuns mit Hilfe einer vorgespannten Feder erfolgen.
Die bekannten Einrichtungen zur Beseitigung der Mündungs verschlüsse für die Lufteinlaufkanäle sind, um ihren Aufgaben gerecht zu werden, entweder kompliziert in ihrem Aufbau, insbesondere in bezug auf die Steuerung ihres richtigen Einsatzpunktes oder aber sie sind nicht in der Lag.t, in vollem Umfang funktionsgerecht zu arbeiten.
Die Aufgabe im Rahmen der Erfindung besteht daher darin, für den in Rede stehenden Zweck eine Einrichtung zu schaffen, die vor ihrem Einsatz für das Triebwerk bzw. den vom werk angetriebenen Flugkörper kein Sicherheitsrisiko darstellt, die ferner ein einwandfreies Funktionieren zum richtigen Zeitpunkt ohne zerstörerischen Eigeneffokt für die Brennkammer garantiert und ein Minimum an Betriebsitittel und Hilfseinrichtungen benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung mit Hilfe einer wieeingangs beschriebenen Einrichtung, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen im Mündungshereich des Lufeinlaufkanales in Richtung gegen die anströmende Stauluft auf Anschlag fixierten Differenzdruckzylinder, der gegen Ende der Startphase durch den Brennkammerdruck riit Brenngasen aufgeladen wird und ferner durch einen unmittelbar vor dem Mündungsverschluß angeordneten Differenzdruckkolben, der einen gegenüber dem vollen Querschnitt des Mündungsverschlusses reduzierten wirksamen Querschnitt aufweist.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht der Differenzdruckzylinder aus einem im Lufteinlaufkanal sitzenden Gehäuseteil und aus einer die Stauluft sperrenden Gehäusehaube sowie aus einem durch einen Gehäusekragen gehaltenen koaxialen Führungsrohr. Der Differenzdruckkolbeqn besteht aus einem im Lufteinlaufkanal gelagerten, gegen den Gehäuseteil des Differenzdruckzylinders sich abstützenden Kolbenboden und aus einem innerhalb des Führungsrohres gelagerten Kolbenschaft sowie aus einem zentralen, den Kolbenboden und den Mündungsverschiuß durchdringenden Uberbrückungsrohr mit einer Verbindungsbohrung, dessen in den Innenraum des Differenzdruckzylinders ragendes Ende durch ein zu diesem Innenraum hin sich öffnendes Rückschlagventil gesteuert wird und dessen brennkammerseitiges Ende offen ist, das in den Starttreibsatz hineinragt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Mündungsverschluß eine radial nach innen vorstehende Wölbung auf, die in eine Einbuchtung im Starttreibsatz formschlüssig eingreift, wobei das brennkammerseitige Ende des Verbindungsrohres und die brennkammerseitige Fläche des Mündungsverschlusses bündig verlaufen.
Die erfindunggemäße Einrichtung erfordert keine zusätzlichen komplizierten pyrotechnisch oder elektrisch arbeitenden Geräte zum Auslösen des Funktionseinsatzes im richtigen Augenblick.
Auch ist die erfindungsgemäße Einrichtung vor ihrem Einsatzzeitpunkt auf dem Marsch des Flugkörpers unempfindlich gegen äußere feindliche und natürliche Störeinflüsse, wie Laser, Radar, atomar erzeugte Energiefelder und Blitze. Nicht zu übersehen ist ferner die funktionell günstige Tatsache, daß der Mündungsverschluß mit nur geringem Übergewicht des Druckes auf seiten der Differenzdruckeinrichtung gegen den momentanen (abnehmenden) brennkammerdruck relativ langsam in die Brennkammer geschoben wird, so daß das Risiko einer Beschädigung der Brennkammer, insbesondere der Brennkammerauskleidung fortfällt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Staustrahl-Raketentriebwerke schematisch im Längsschnitt und die Fig 2 den Bereich des Anschlusses des Lufteinlaufkanales mit der erfindungsgemäßen Einrichtung im Längsschnitt.
Das zum Antrieb eines Flugkörpers dienende Staustrahl-Raketentriebwerk besteht im wesentlichen aus einer für den Start-und Marschbetrieb gemeinsamen Brennkammer 1 mit einem Starttreibsatz 2, aus einer Schubdüse 3, t.B. zwei Lufeinlaufkanälen 4 und 5, einem brennstoffreienen Marschtreibsatz 6 und aus einem Gasleitrohr 7 mit einem Dosierventil 8.
Im Mündungsbereich der Lufteinlaufkanärne 4 und 5 in die Brennkammer 1-sind die erfindungsgemäßen Einrichtungen 10,11 (z.B. eine Einrichtung 10, 11 im Lufteinlaufkanal 4 und aus Demonstrationsgründen zwei im LufteinQaufkanal 5) zum Beseitigen von hochwarmfesten Mündungsverschlüssen 9 installiert.
Diese Einrichtungen 10, 11 werden gebildet von je einem Differenzdruckzylinder 10 und je einem Differenzdruckkolben 11. Der Differenzdruckzylinder 10 besteht aus einem im Lufteinlaufkanal 5 in Richtung zum Innenraum 12 der Brennkammer 1 mit Bewegungsfreiheit sitzenden zylindrischen Gehäuseteil 13 und einer die Stauluft sperrenden Gehäusehaube 14 sowie aus einem durch einen Gehäusekragen 15 gehaltenen koaxialen Führungsrohr 16. Der Differenzdruckkolben 11 besteht aus einem radial außen im Lufteinlaufkanal 5 in Richtung zum Innenraum 12 der Brennkammer 1 hin mit Bewegungsfreiheit abgestützten Kolbenboden 17 und aus einem innerhalb des Führungsrohres 16 gelagerten Kolbenschaft 18 sowie aus einem zentralen, den Kolbenboden 17 un den Mündungsverschluß 9 durchdringendes Überbrückungsrohr 19 mit einer Verbindungsbohrung 20. An dem in den Innenraum 21 des Differenzdruckzylinders 10 ragenden Ende 19a des Uberbrückungsrohres 19 ist ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das zum Innenraum 21 hin öffnet. Dagegen ist das brennkammerseitige Ende 19b offen. Der Mündungsverschluß 9 weist eine radial nach innen vorstehende Wölbung 9a auf, die in eine Einbuchtung 2a des Starttreibsatzes 2 formschlüssig eingreift.
Hierbei verlaufen das Ende 19b des Überbrückungsrohres 19 und die brennsammerseitige Fläche der Wölbung 9a bündig. Um Verschmutzungen des Rückschlagventiles 22 durch Feststoffanteile in den Brenngasen zu vermeiden, ist vor dem brennkammerseitigen Ende 19b des Überbrückungsrohres 19 ein Schutzgitter 23 und in der Verbindungsbohrung 20 ein Filter 24 vorgesehen.
Der Differenzdruckzylinder 10 ist in Richtung zum Lufteinlauf kanal 5 hin durch einen Anschlagring 25 axial fixiert, der sich auf einen Sprengring 26 abstützt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung funktioniert wie folgt: Gegen Ende des radial von innen nach außen-erfolgenden Abbrandes des als Innenbrenner ausgeführten Starttreibsatzes 2 erreicht die Abbrandfront A die vorstehende Wölbung 9a des Mündungsverschlusses 9, wodurch die Brenngase über die Verbindungsbohrung 20 und das Rückschlagventil 22 in den Innenraum 21 des Differenzdruckzylinders 10 gelangen, d.h. der Innenraum 21 wird auf den Brennkammerdruck gebracht. Das Rückschlagventil 22 sorgt dafür, daß dort dieser Druck zum nächst gespeicnert bzw. aufrechterhalten bleibt.
Wie aus der Konstruktion der Differenzdruckeinrichtung zu ersehen ist, bewirkt der im Innenraum 21 gefangene Druck in Höhe des Brennkammerdruckes, daß: am Kolbenboden 17 des Differenzdruckkolbens 11 in Richtung Brennkammerinnenraum 12 nur ein reduzierter Druck d am reduzierten Querschnitt q wirksam wird, während am Mündungsverschluß 9 über den vollen Querschnitt Q momentan noch der volle Brennkammerdruck D in Gegenrichtung angreift. Zum Ende des Ausbrandes des Starttreibsatzes 2 sinkt der Druck im Innenraum 12 der Brennkammer 1, erreicht schließlich den reduzierten Druck d des Innenraumes 21 und unterschreitet dann dIesen. Damit wird der Differenzdruckkolben 11 zusammen mit dem Mündungsverschluß 9, die beide miteinander verbunden sind und im Lufteinlaufkanal 5 *) ,sitzen, in den Innenraum 12 der Brennkammer 1 mit nur geringer Beschleunigung hineingeschoben und gelangt durch die Schubdüse 3 ins Freie. Anschließend wird durch den sich aufbauenden Staudruck inf Lufteinlaufkanal 5 auch der Differenzdruckzylinder in den Innenraum 12 der Brennkammer 1 befördert und dann ebenfalls durch die Schubdüse 3 ausgestoßen.
*) mit Reibscl1ltlß

Claims

Einrichtung zur Beseitigung des Verschlusses der in die Brennkammer von Staustrahltriebwerken einmündenden Lufteinlaufkanäle Patentansprüche W Einrichtung zum Beseitigen des Verschlusses eines in die Brennkammer von Staustrahltriebwerken einmündenden Lufteinlaufkanales, nach dem Ausbrand eines Starttreibsatzes, der in der für den Start- und Marschbetrieb gemeinsamen Brennkammer angeordnet ist, g e k e n n -z e i c h n e t durch mindestens einen im Mündungsbereich des Lufteinlaufkanales (5) in Richtung gegen die anströmende Stauluft auf Anschlag fixierten Differenzdruckzylinder (10), der gegen Ende der Startphase durch den Brennkammerdruck mit Brenngasen aufgeladen wird und ferner durch einen unmittelbar vcr dem Mündungsverschluß angeordneten Differenzdruckkolben (11), der einen gegenüber dem vollen Querschnitt (Q) des Mündungsverschlusses (9) reduzierten wirksamen Querschnitt/aufweist.
2. Einrichtung iach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Differenzdruckzylinder (10) aus einem im Lufteinlaufkanal (5) sitzenden Gehäuseteil (13) und aus einer die Stauluft sperrenden Gehäusehaube (14) sowie aus einem durch einen Gehäusekragen (15) gehaltenen koaxialen Führungsrohr (16) besteht und daß ferner der Differenzdruckkolben (11) aus einem im Lufteinlaufkanal (5) gelagerten, gegen den Gehäuseteil (13) sich abstützenden Kolbenboden (17) und aus einem innerhalb des Führungsrohres (16) gelagerten Kolbenschaft (18) sowie aus einem zentralen, den Kolbenboden (17) und den Mündungsverschluß (9) durchdringenden Uberbrückungsrohr (19) mit einer Verbindungsbohrung (20) besteht, dessen in den Innenraum (21) des Differenzdruckzylinders (10) ragenden Ende (19a) durch ein zu diesem Innenraum (21) hin sich öffnendes Rückschlagventil (22) gesteuert wird und dessen brennkammerseitiges Ende (19b) offen ist, das in den SGarttreibsatz hineinragt.
3. Einrichtung teilweise nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Mündungsverschluß (9) eine radial nauh innen vorstehende Wölbung (9a) aufweist, die in eine E:nbuchtung (2a) im Starttreibsatz- (2) formschlüssig eingreift, wobei das brennkammerseitige Ende (19b) des Uberbrückungsrohres (19) und die brennkammerseitige Fläche der Wölbung (9a) des Mündungsverschlusses (9) bündig verlaufen.
4. Einrichtung teilweise nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem brennkammerseitigen Ende (19b) des Uberbrückungsrohres (19) ein Schutzgitter (23) und/ode. in der Verbindungsbohrung (20) ein Filter (24) vorgesehen ist.