DE3927463A1 - Hilfskraftquelle in einem mantellosen geblaese-gasturbinen-triebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flugzeuggasturbinentriebwerke, bei denen dem Arbeitsturbinenabschnitt des Triebwerks Energie entnommen werden kann, um entweder längs der Turbinendreh­ achse Schub zu liefern oder um an eine quer zu der Turbinenachse angeordnete Welle für Zwecke wie vertikalen Auftrieb oder Be­ reitstellung von großen Mengen an Hilfsenergie Leistung abzugeben.

Zum Antreiben von Flugzeugen stehen mehrere Typen von Gastur­ binentriebwerken zur Verfügung. Das Turbofan- oder Mantel­ stromtriebwerk und das Turboproptriebwerk sind zwei Beispiele von solchen Triebwerken. Das Mantelstromtriebwerk enthält ein Grundtriebwerk, das heißt einen Gasgenerator zum Erzeugen von Verbrennungsgasen, welche in einer Arbeitsturbine entspannt werden, um ein Gebläse anzutreiben, wogegen das Turboprop­ triebwerk einen Gasgenerator und eine Arbeitsturbine, welche einen Propeller antreibt, enthält. Herkömmliche Turboprop­ triebwerke unterscheiden sich von Mantelstromtriebwerken aus verschiedenen fundamentalen Gründen. Beispielsweise haben Turboproptriebwerke üblicherweise einen viel größeren Schau­ feldurchmesser als Mantelstromtriebwerke. Das erlaubt den Schaufeln, eine relativ große Luftmasse zum Erzeugen von Schub zu bewegen. Weiter wird bei einer bestimmten Energie­ aufnahme an den Schaufeln der durch sie hindurchgehenden Luft eine relativ wenig höhere Geschwindigkeit gegeben. Kleine Ge­ schwindigkeitserhöhungen werden in hohe Triebwerksvortriebs­ wirkungsgrade umgesetzt. Der Vortriebswirkungsgrad ist, ein­ fach gesagt, ein Maß dafür, wie viel verfügbare Energie in Vortriebskraft umgewandelt wird. Große Geschwindigkeitser­ höhungen der durch die Vortriebsschaufeln hindurchgehenden Luft führen zu einer Vergeudung an kinetischer Energie und senken den Vortriebswirkungsgrad.

Mantelstromtriebwerke bewegen eine etwas kleinere Luftmasse als Turboproptriebwerke bei derselben Energieaufnahme und ge­ ben der Luft eine größere Geschwindigkeitskomponente, um den erforderlichen Schub zu erzielen. Das führt zu einem niedrige­ ren Vortriebswirkungsgrad. Mantelstromtriebwerke haben außer­ dem eine Gondel, welche die Gebläse umgibt. Das erzeugt einen zusätzlichen Luftwiderstand an dem Triebwerk, der den Gesamt­ triebwerkswirkungsgrad verschlechtert. Die Gondel weist je­ doch einen Einlaß auf, in welchem sich der eintretende Luft­ strom des Gebläses erweitert, wodurch seine Geschwindigkeit verringert wird. Auf diese Weise tritt Luft in das Gebläse mit relativ niedriger axialer Geschwindigkeit ein, die von der Fluggeschwindigkeit im allgemeinen unabhängig ist. Diese niedrigen Axialgeschwindigkeiten verringern die Schaufelluft­ widerstandsverluste und ermöglichen dadurch das Erzielen von höheren Reisefluggeschwindigkeiten.

Mittelgroße Verkehrsflugzeuge, zum Beispiel solche für 100 bis 180 Passagiere, haben für den Vortrieb üblicherweise Man­ telstromtriebwerke. Mantelstromtriebwerke liefern den relativ hohen Schub, der zum Antrieb dieser Flugzeuge in relativ gro­ ßen Flughöhen und bei Reisefluggeschwindigkeiten von etwa Mach 0,6 bis etwa Mach 0,8 erforderlich ist. Bei Flugzeugen, die für niedrigere Reisefluggeschwindigkeiten ausgelegt sind, werden üblicherweise herkömmliche Turboproptriebwerke be­ nutzt, da sie eine überlegene Leistung und einen besseren Wirkungsgrad bieten können. Zum Beispiel sind beträchtliche Verringerungen in der Brennstoffverbrennung, das heißt in der Menge an pro Passagiermeile verbrauchtem Brennstoff, aufgrund der Verwendung des aerodynamisch besseren Turboproptriebwerks gegenüber dem Mantelstromtriebwerk möglich.

Häufig ist es erwünscht, ein Gasturbinentriebwerk zur Verfü­ gung zu haben, das in der Lage ist, nicht nur einen Vortriebs­ schub zu liefern, sondern auch einen vertikalen Auftriebs­ schub oder mechanische Hilfsenergie zum Betreiben eines Gene­ rators und anderer Ausrüstung in einem Flugzeug. Mit "verti­ kalem Auftriebsschub" ist gemeint, daß eine vertikale Kraft auf das Flugzeug ausgeübt wird, die der Schwerkraft entgegen­ wirkt, wogegen unter einer "Vortriebskraft" eine Kraft zu verstehen ist, welche ein Flugzeug in im wesentlichen hori­ zontaler Richtung antreibt. In einem bekannten System wird vertikaler Auftriebsschub durch ein Gasturbinentriebwerk ge­ liefert, das drehbare Gebläseschaufeln hat, welche an einem Flugzeug schwenkbar befestigt sind. Die Gebläseschaufeln er­ zeugen eine Kraft parallel zu der Längsachse des Triebwerks. Zum Erzeugen einer Auftriebskraft wird das Triebwerk in bezug auf das Flugzeug geschwenkt, so daß die Längsachse im wesent­ lichen senkrecht zur Erde ist. Wenn das Triebwerk parallel zur Erde geschwenkt wird, nimmt die auf das Flugzeug ausgeüb­ te Vortriebskraft zu, und die Auftriebskraft nimmt ab. Ein Flugzeug, das diese Systeme aufweist, wird häufig als Senk­ rechtstart- und -landung- oder VTOL-Flugzeug bezeichnet.

Andere Maßnahmen zum Liefern eines vertikalen Auftriebsschu­ bes sind bekannt, beispielsweise das Vorsehen von Propellern oder Gebläsen, die sich um eine vertikale Achse drehen, wie man sie bei Hubschraubern findet. Wellenturbinentriebwerke, die für solchen vertikalen Auftrieb benutzt worden sind, sind wie Turboproptriebwerke. Bei einem VTOL-Flugzeug wird der Ver­ tikalschub zum Teil durch Hubgebläse bewirkt, die durch Abgas aus den Turboluftstrahlvortriebstriebwerken, welches auf die Gebläsebeschaufelung auftrifft, angetrieben werden.

Zum Erzeugen eines vertikalen Auftriebsschubes bei einem mit­ telgroßen Verkehrsflugzeug ist eine relativ große Ausgangs­ leistung erforderlich. Zu diesem Zweck ist es erwünscht, ein vergleichsweise wirksameres Gasturbinentriebwerk zu haben, das gegenüber herkömmlichen Mantelstrom- oder Turboproptrieb­ werken eine beträchtlich höhere Leistung aufweist. Vorzugs­ weise wird ein solches Triebwerk mit der Vortriebsbeschaufe­ lung sowie mit der Vertikalhubbeschaufelung direkt gekuppelt, um den Ausgleich von Vortriebs- und Auftriebskräften zu steu­ ern.

In einigen Anwendungsfällen von Gasturbinentriebwerken bei Flugzeugen ist es erwünscht, gewisse Einrichtungen vorzusehen, um spezielle Hilfsausrüstung direkt vom Triebwerk her antrei­ ben zu können, das heißt eine Kraftabzapfung hoher Kapazität aus dem Triebwerk vorzusehen. Diese Kraftabzapfung kann be­ nutzt werden, um Generatoren oder Stromerzeuger anzutreiben und Ausrüstung an Bord des Flugzeuges mit elektrischem Strom zu versorgen. Die Möglichkeit, Hilfsleistung zur Verfügung zu stellen, muß mit dem aus dem Triebwerk benötigten Vortriebs­ schub in Einklang stehen, das heißt, die entnommene Hilfsener­ gie sollte nicht den aus dem Triebwerk verfügbaren Schub nach­ teilig beeinflussen. Es ist jedoch auch erwünscht, die verfüg­ bare Hilfsenergie zu Zeiten zu maximieren, in denen der Trieb­ werksschub auf einem Minimum oder auf Reiseflugwerten ist, ohne die Triebwerksleistungsfähigkeit nennenswert zu beein­ flussen. Eine Kraftabzapfung, die geeignet ist, ausreichend Energie bereitszustellen, könnte benutzt werden, um eine Ver­ tikalauftriebskraft zu liefern, oder könnte einen großen elek­ trischen Generator antreiben, um eine große Menge an elektri­ scher Energie zu liefern. Offensichtlich liefern die bekann­ ten Systeme des oben beschriebenen Typs, bei denen Primär­ schubmechanismen zum Erzeugen von vertikalem Auftriebsschub benutzt werden, keine großen Mengen an Hilfsenergie. Üblicher­ weise entnehmen bekannte Triebwerke geringe Mengen an Hilfs­ energie aus dem Gasgeneratorrotor über Getriebe, diese Methode kann aber nicht die große Energiemenge liefern, die bei der Erfindung in Betracht gezogen wird, und zwar wegen der zu starken Störung des Gasgeneratorbetriebes.

Eine jüngere Verbesserung gegenüber den oben beschriebenen Triebwerken ist das mantellose Gebläsetriebwerk, beispielswei­ se das, welches den Gegenstand einer weiteren deutschen Pa­ tentanmeldung der Anmelderin bildet, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 71 594, vom 10. Juli 1987 in Anspruch genonmmen worden ist. Bei dem mantellosen Geblä­ setriebwerk weist die Arbeitsturbine gegenläufige Rotoren und Turbinenschaufeln auf, welche gegenläufige, mantellose Geblä­ seschaufeln antreiben, die in bezug auf die Arbeitsturbine ra­ dial angeordnet sind. Zum Erzielen der optimalen Leistung ist jede Schaufel des mantellosen Gebläses verstellbar.

Angesichts der oben erwähnten Beschränkungen, welche herkömm­ liche Turboprop- und Mantelstromtriebwerke aufweisen, ist es Aufgabe der Erfindung, ein einzelnes Gasturbinentriebwerk zu schaffen, welches mit besserem Wirkungsgrad Verbrennungsener­ gie in Vortrieb sowie in vertikalen Hub oder in Hilfsenergie umsetzt als bekannte Triebwerke. Weiter soll durch die Erfin­ dung eine Einrichtung geschaffen werden, zum wirksamen Steuern der Aufteilung der Verbrennungsenergie auf Vortriebs- und Hilfsenergie. Ferner soll durch die Erfindung eine Einrichtung geschaffen werden zum Einstellen der Drehzahl von Vertikalauf­ triebsschaufeln, um eine relativ große Luftmenge zu fördern und den Auftriebswirkungsgrad zu verbessern. Die Erfindung beinhaltet ein relativ einfaches, zuverlässiges und wirksames System zum Versorgen eines Flugzeuges mit horizontalem Vor­ triebsschub sowie mit vertikalem Auftriebsschub oder großen Mengen an Hilfsenergie, um den Bedarf des Flugzeuges und von dessen Ausrüstung zu decken.

In einer illustrativen Ausführungsform beinhaltet die Erfin­ dung ein neues und verbessertes Gasturbinentriebwerk mit einem Gasgenerator zum Erzeugen von Verbrennungsgasen und mit einer Einrichtung zum wirksamen Umsetzen der Verbrennungsenergie in einen Gesamttriebwerksschub. Die Umsetzeinrichtung umfaßt eine gegenläufige Arbeitsturbine mit einem ersten und einem zweiten, gegenläufigen Propeller. Die Arbeitsturbine hat ei­ nen ersten Rotor, der mehrere erste Turbinenschaufelkränze hat, welche sich von ihm aus radial nach außen erstrecken, und einen zweiten Rotor, der eine Anzahl von zweiten Turbinen­ schaufelkränzen hat, die sich von ihm aus radial einwärts er­ strecken. Der erste und der zweite Rotor sind so angeordnet, daß sie eine innere bzw. äußere Strömungswegoberfläche für die durch die Arbeitsturbine strömenden Verbrennungsgase bilden. Die Arbeitsturbine empfängt die Verbrennungsgase und entzieht ihnen im wesentlichen die gesamte Ausgangsleistung, um den ersten und den zweiten Rotor in entgegengesetzten Richtungen anzutreiben. Der erste und der zweite, gegenläufige Propeller haben jeweils mehrere verstellbare Blätter, die an einem er­ sten bzw. zweiten drehbaren Gondelring befestigt sind. Der erste und der zweite Propeller sind mit dem ersten bzw. zwei­ ten Rotor direkt gekuppelt und werden durch diese angetrieben und sind radial außerhalb der Arbeitsturbine angeordnet. Jedes Propellerblatt hat ein relativ hohes Verhältnis von Nabenra­ dius zu Spitzenradius und ein relativ niedriges Verhältnis von Dicke zu Sehne. Die Propellerblätter sind in der Lage, ei­ ne Vortriebskraft in einer Richtung parallel zu der Längsachse des Triebwerks zu erzeugen. Ein erstes Kegelrad, das eine Drehachse parallel zu der Triebwerksmittellinie hat, ist mit dem ersten Rotor gekuppelt und wird durch diesen angetrieben. Ein zweites Kegelrad, das eine Drehachse parallel zu der Triebwerksmittellinie hat, ist mit dem zweiten Rotor gekuppelt und wird durch diesen angetrieben. Ein drittes Kegelrad ist mit dem ersten und dem zweiten Kegelrad gekuppelt und wird durch diese angetrieben. Das dritte Kegelrad ist mit einer Hilfsantriebswelle verbunden, die im wesentlichen rechtwinke­ lig zu der Haupttriebwerksachse ausgerichtet ist. Die An­ triebswelle kann so angeschlossen sein, daß sie einen Stromer­ zeuger oder Generator mechanisch antreibt oder mehrere ver­ stellbare Hubgebläseschaufeln, so daß die Drehung des dritten Kegelrades die Hubgebläseschaufeln dreht. Durch die Drehung der Rotoren werden die Hubgebläseschaufeln sowie die Propel­ lerblätter angetrieben. Energie aus den Rotoren kann auf die Propellerblätter und die Hubschaufeln in variablen Verhält­ nissen durch Verändern des entsprechenden Einstellwinkels oder der Steigung der Propellerblätter und der Hubschaufeln übertragen werden. Statt dessen kann modulierte Energie auf einen großen Generator oder eine Fluidpumpe durch Einstellen der Steigung der Vorwärtsvortriebsschaufeln übertragen werden. Diese übertragene Energie kann sogar die Gesamtausgangslei­ stung des Gasgeneratorsystems übersteigen, indem der Turbinen­ leistung die transiente Leistung hinzugefügt wird, welche durch Einstellen der Vortriebsblätter in den Zustand, in wel­ chem der Antrieb durch den Fahrtwind erfolgt, verfügbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Ausführungsform der Er­ findung eine Längsschnittan­ sicht eines mantellosen Gebläse- Gasturbinentriebwerks, das meh­ rere Hubgebläseschaufeln hat,

Fig. 2 eine radiale Endansicht eines Pro­ pellerblattes,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines mantellosen Gebläse-Gasturbinen­ triebwerks mit einem Planetenge­ triebesystem zum Antreiben von mehreren Hubschaufeln,

Fig. 4 ein System von Zahnrädern in einer weiteren Ausführungsform der Er­ findung, und

Fig. 5 eine Teilquerschnittansicht eines mantellosen Gebläse-Gasturbinen­ triebwerks, mittels welchem ein elektrischer Generator mechanisch antreibbar ist.

Fig. 1 zeigt ein für ein Flugzeug vorgesehenes, mantelloses Gebläse-Gasturbinentriebwerk 20, das eine Längsachse 21 längs der Triebwerksmittellinie hat. Das Triebwerk hat vordere und hintere gegenläufige Propellerblätter 22 und 24, die radial außerhalb einer Arbeitsturbine 25 angeordnet sind. Die Ar­ beitsturbine 25 hat einen ersten und einen zweiten, gegenläu­ figen Rotor 26 bzw. 28 und mehrere Stufen von gegenläufigen Turbinenschaufeln 30 und 32, die mit dem ersten bzw. zweiten, gegenläufigen Rotor 26 bzw. 28 verbunden sind. Die vorderen und hinteren Propellerblätter 22 und 24 sind mit dem ersten Rotor 26 bzw. dem zweiten Rotor 28 verbunden und drehen sich mit diesem. Der erste Rotor 26 ist koaxial um ein stationäres Gebilde 34 angeordnet. Ein erstes Lager 36 trägt den ersten Rotor 26 um das stationäre Gebilde 34. Der zweite Rotor 28 ist koaxial zu dem ersten Rotor 26. Ein zweites Lager 38 trägt den zweiten Rotor 28 zur Drehung um den ersten Rotor 26. Eine äußere Ummantelung oder Gondel 40 umschließt die Rotoren 26 und 28, wobei die Gebläseschaufeln 22 und 24 radial außerhalb der Gondel 40 angeordnet sind. Der Zweck der Gondel 40 ist es, die richtigen Luftströmungseigenschaften zu schaffen, um die Leistungsfähigkeit der Gebläseschaufeln 22 und 24 zu optimie­ ren.

Das Triebwerk 20 enthält weiter einen kreisringförmigen Gas­ strömungsweg 42, der die Schaufeln 30 und 32 passiert. Luft, welche in das Triebwerk 20 eintritt, wird verdichtet und zur Verbrennung benutzt, um einen Gasstrom hoher Energie (hoher Druck/hohe Temperatur) zu bilden, der insgesamt durch einen Pfeil 44 dargestellt ist. Der Gasstrom 44 hoher Energie wird in den Turbinenschaufeln 30 und 32 entspannt, um die gegen­ läufigen Rotoren 26 und 28 in Drehung zu versetzen, welche die Propellerblätter 22 bzw. 24 antreiben.

Zum weiteren Optimieren der Leistungsfähigkeit des mantellosen Gebläsetriebwerks 20 ist es erwünscht, die Steigung oder den Anstellwinkel der Propellerblätter 22 und 24 zu verändern. Die vorderen Propellerblätter 22 haben jeweils eine Verstellachse 46, und die hinteren Propellerblätter 24 haben jeweils eine Verstellachse 48, um die der Einstellwinkel oder die Steigung des Blattes eingestellt werden kann, um die Menge an Verbren­ nungsenergie zu verändern, welche für den Schub längs der Achse 21 benutzt wird. Gemäß Fig. 2, die ein Propellerblatt 22 in einer radialen Endansicht zeigt, ist der Blatteinstell­ winkel ein Winkel b, den das Blatt 22 mit der Triebwerksmit­ tellinie 21 bildet. Ein Pfeil 50 zeigt die Richtung der Bewe­ gung der Blätter 22. Wenn der Winkel b einen Wert von 90° hat, ist das Blatt 22 parallel zu der Drehrichtung, d.h. b ist ein Winkel kleiner Steigung oder ein Flacheinstellwinkel, bei dem durch das Blatt 22 kein Schub erzeugt wird. Da bei einem Flacheinstellwinkel sehr wenig Schub erzeugt wird, ist relativ wenig Energie erforderlich, um die Blätter bei kleiner Stei­ gung zu drehen. Wenn der Winkel b verkleinert wird, lei­ ten die Blätter 22 eine zunehmende Luftmasse in Rückwärts­ richtung längs der Achse 21, und es wird ein Schub im Ver­ hältnis zu der Luftmasse erzeugt. Je größer der Schub ist, umso größer ist die Energie, die erforderlich ist, um das Blatt 22 um die Achse 21 zu drehen. Daher ist die Stärke des Schubs, der durch das Blatt 22 erzeugt wird, proportio­ nal zu der Energiemenge, welche dem Gasstrom 44 durch das Blatt 22 entnommen wird.

Es kann erwünscht sein, dem Gasstrom 44 Energie zu ent­ nehmen, um ein anderes System wie einen Generator oder einen zusätzlichen Satz Gebläseschaufeln anzutreiben. Durch Ver­ wenden eines Systems von Kegelrädern kann Energie aus dem Gasstrom 44, die nicht zum Drehen der Propellerblätter 22 und 24 benutzt wird, zum Antreiben des alternativen Systems benutzt werden. Es kann in einigen Fällen sogar erwünscht sein, für eine kurze Zeit dem Luftstrom Energie zu entnehmen, indem die Vortriebsblätter in die Stellung gebracht werden, in der sie durch den Fahrtwind angetrieben werden, und so kombinierte Energie aus dem Luftstrom und dem Gasstrom 44 zum Antreiben einer externen Belastung wie einen Generator zur Verfügung zu stellen.

In einer illustrativen Ausführungsform der Erfindung ist der erste Rotor 26 mit einem Ende einer ersten Längswelle 52 starr verbunden, welche drehbar um die Achse 21 ange­ ordnet ist. Eine zweite Längswelle 54 ist ebenso an einem Ende mit dem zweiten Rotor 28 verbunden und dreht sich mit diesem. Die zweite Welle 54 ist in der ersten Welle 52 kon­ zentrisch angeordnet. Die Drehung jedes Rotors 26, 28 führt zur Drehung der Wellen 52 bzw. 54. Ein zweites Ende der Welle 52 ist mit einem Kegelrad 56 verbunden, und ein zweites Ende der Welle 54 ist mit einem Kegelrad 58 ver­ bunden. Ein drittes Kegelrad 60 kämmt mit dem ersten und dem zweiten Kegelrad 56 und 58, um die Drehenergie um die Achse 21 auf eine Achse 66 zu übertragen, die quer zu der Achse 21 ist. Die Drehung der Kegelräder 56 und 58 bewirkt den Antrieb des dritten Kegelrads 60. Eine dritte Welle 62, die um die Achse 66 drehbar ist, ist an dem Kegelrad 60 starr befestigt. Die gegenläufigen Rotoren drehen so die Welle 62. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 können mehrere Hub- oder Traggebläseschaufeln 64 mit der drehbaren Welle 62 gekuppelt sein, um vertikalen Auftriebsschub zu erzeugen. Das Ausmaß an Verbrennungsenergie, das an der Welle 62 verfügbar ist, ist von dem Einstellwinkel b der Propeller­ blätter 22 und 24 sowie der Gebläseschaufeln 64 abhängig. Wenn maximaler Vortrieb durch die Propellerblätter 22, 24 erzeugt wird, ist für die Auftriebsschaufeln oder -blätter minimale Energie verfügbar. Andererseits, wenn die Propel­ lerblätter 22, 24 auf Winkel kleiner Steigung eingestellt sind, erzeugen sie minimalen Vortrieb, und eine relativ große Energiemenge ist für den Auftriebsschub verfügbar. Die Welle 62 kann mit den Gebläseschaufeln 64 durch ein herkömmliches Getriebe gekuppelt sein.

Bei einem Flugzeug, das die illustrative Ausführungsform der Erfindung aufweist, wird, wenn ein vertikaler Auf­ triebsschub gewünscht wird, der größte Teil der Verbren­ nungsenergie auf die Hubgebläseschaufeln 64 durch ent­ sprechende Wahl eines Flacheinstellwinkels für die Pro­ pellerblätter 22, 24 und eines großen Einstellwinkels für die Schaufeln 64 übertragen. Maximaler horizontaler Vortrieb kann erzeugt werden durch Vergrößern des Einstell­ winkels der Propellerblätter und Ändern des Einstellwinkels der Hubgebläseschaufeln 64 in einen Flacheinstellwinkel.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 kann Leistung, die an die Welle 62 abgegeben wird, benutzt werden, um einen Genera­ tor 63 od.dgl. anzutreiben, statt die illustrativen Auftriebsgebläseschaufeln 64. Während des Fluges könnte das Triebwerk benutzt werden, um den Generator anzutreiben, obgleich das Triebwerk selbst nicht in Betrieb ist. Wenn beispielsweise das Triebwerk durch den Piloten während des Fluges mit hoher Geschwindigkeit abgeschaltet wird und der Propellerblatteinstellwinkel so eingestellt wird, daß der Wind, der über die Propellerblätter 22 und 24 bläst, die Rotoren 26 und 28 in Drehung versetzt, würden die Propeller wie Windmühlen wirken, die mit dem Generator 63 gekuppelt sind, um elektrische Energie zu erzeugen. Es ist möglich, die Antriebswirkung durch den Fahrtwind während des Sink­ fluges eines Flugzeuges oder in einer außergewöhnlichen Situation wie einem Leistungsverlust an einem von mehreren Triebwerken oder sogar als eine normale Kurzzeitbetriebsart auszunutzen, um sehr großen Kurzzeitleistungsbedarf zu decken. In dieser Betriebsart hoher Leistung könnte die gesamte Arbeitsturbinenleistung plus die gesamte durch den Fahrtwind erzeugte Leistung dem Generator oder der Pumpe zur Verfügung gestellt werden.

Es wird nun auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, welche eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen, bei der Plane­ tenradgetriebe benutzt werden, um die Drehzahl der Welle 62 hochzusetzen. Ein erstes Innenzahnrad 70, d.h. ein Zahn­ rad, dessen Zähne sich an der Innenfläche eines Kreisringes befinden, ist mit dem Rotor 28 starr verbunden. Mehrere Stirnräder 72 sind mit dem Stator 34 drehbar verbunden, und jedes Stirnrad hat eine Drehachse parallel zu der Achse 21. Die Stirnräder kämmen mit dem Innenzahnrad 70 und wer­ den durch dieses angetrieben. Ein angetriebenes Zahnrad 74 ist in dem Innenzahnrad 70 konzentrisch angeordnet. Das an­ getriebene Zahnrad 74 kämmt mit jedem der Stirnräder 72 und ist mit der Welle 54 durch ein Kegelrad 58 verbunden. Die Drehung des Innenzahnrades 70 bewirkt somit die Drehung des Kegelrads 58 um die Achse 21. Ein zweites Innenzahnrad 80 ist an dem Rotor 26 starr befestigt. Das Innenzahnrad 80 dreht sich um die Achse 21 mit dem Rotor 26. Eine zweite Anzahl von Stirnrädern 82 ist mit dem Stator 34 drehbar verbunden, und jedes Stirnrad hat eine Drehachse parallel zu der Achse 21. Die Stirnräder 82 passen mit dem Innen­ zahnrad 80 zusammen und werden durch dasselbe angetrieben.

Ein zweites angetriebenes Zahnrad 84 ist in dem Innenzahnrad 80 konzentrisch angeordnet. Das angetriebene Zahnrad 84 kämmt mit jedem der Stirnräder 82 und ist an der Welle 52 starr befestigt, die ihrerseits mit dem Kegelrad 56 verbunden ist. Die Drehung des Rotors 26 bewirkt, daß sich das Kegelrad 56 um die Achse 21 dreht. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 kämmen die Kegelräder 56 und 58 mit dem Kegelrad 60 und trei­ ben dieses an. Durch die Verwendung der oben beschriebenen Planetengetriebe kann die Drehzahl der Welle 62 relativ zu der Drehzahl der Rotoren 26 und 28 über- oder untersetzt wer­ den.

Claims (10)

1. Vorrichtung für ein mantelloses Gebläse-Gasturbinentrieb­ werk mit einem ersten und einem zweiten, koaxial angeordneten Rotor (26, 28), die um eine Längsachse (21) des Triebwerks drehbar sind, mit mehreren ersten Propellerblättern (22), die mit dem ersten Rotor (26) verbunden sind, und mit mehreren zweiten Propellerblättern (24), die mit dem zweiten Rotor (28) verbunden sind, wobei die Propellerblätter (26, 28) Schub in der Längsachse (21) liefern, zum Umwandeln der Leistung aus den Rotoren (26, 28) in Schub quer zu der Längs­ achse (21) des Triebwerks (20), gekennzeichnet durch:
eine Getriebeeinrichtung (56, 58, 60), die mit dem ersten und dem zweiten Rotor (26, 28) verbunden ist, um Leistung quer zu der Längsachse (21) zu liefern; und eine Schubeinrichtung (62, 64), die mit der Getriebeeinrich­ tung (56, 58, 60) verbunden ist, um die Querleistung in einen Schub quer zu der Längsachse (21) umzuwandeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubeinrichtung aufweist:
wenigstens eine drehbare Welle (62), die mit der Getriebe­ einrichtung (56, 58, 60) verbunden ist; und
wenigstens einen ersten Propeller (64), der mit der ersten drehbaren Welle (62) verbunden ist, zur Drehung in einer Ebene, die zu der Triebwerkslängsachse (21) im wesentlichen parallel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Propeller eine Anzahl von drehbaren Propellerblät­ tern (22) und eine Einrichtung zum Einstellen des Schubs quer zu der Triebwerkslängsachse (21) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Ver­ ändern des Einstellwinkels (b) der Propellerblätter (22, 24).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtung (56, 58, 60) eine Einrichtung aufweist zum Bilden wenigstens eines vorgewählten Übersetzungsverhältnisses zwischen der Schubeinrichtung und dem ersten und dem zweiten Rotor (26, 28).

6. Kraftzapfvorrichtung für ein mantelloses Gebläse-Gasturbi­ nentriebwerk (20), das einen ersten und einen zweiten, gegen­ läufigen, koaxialen Rotor (26, 28) hat, die mit einem ersten bzw. zweiten Propeller (22, 24) verbunden sind, wobei die Rotoren (26, 28) und die Propeller (22, 24) um eine Längs­ achse (21) des Triebwerks (20) drehbar angeordnet sind, ge­ kennzeichnet durch:
Getriebeeinrichtungen (56, 58, 60, 70, 72, 80, 82, 84), die mit jedem Rotor (26, 28) zur Drehung mit diesem verbunden sind, wobei die Getriebeeinrichtungen so angeordnet sind, daß sie eine Drehbewegung um eine Achse (66) quer zu der Trieb­ werksachse (21) erzeugen; und
eine Welleneinrichtung (62), die mit den Getriebeeinrichtungen zur Drehung um die Querachse (66) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtungen (56, 58, 60, 70, 72, 80, 82, 84) wenigstens ein Kegelrad (56, 58, 60) aufweisen und daß an dem ersten und an dem zweiten Rotor (26, 28) jeweils wenig­ stens ein Zahnrad starr befestigt und so angeordnet ist, daß es mit dem Kegelrad kämmt, wodurch jeder Rotor (26, 28) im wesentlichen dieselbe Leistung an das Kegelrad abgibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Propeller jeweils mehrere Propellerblätter (22, 24) aufweisen, die um eine entsprechende Blattachse (46, 48) drehbar sind, und daß eine Steuereinrichtung mit den Blättern (22, 24) zum Verändern des Einstellwinkels derselben verbun­ den ist, wodurch die Leistung wahlweise zwischen den Propel­ lern und der Kraftzapfvorrichtung aufgeteilt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwinkel der Propellerblätter (22, 24) wählbar ist, um die Drehung der Welleneinrichtung (62) entsprechend der Luftströmung über die Propellerblätter (22, 24) zu bewirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch wenigstens einen Propeller (64), der mit der Welleneinrich­ tung (62) verbunden ist, um Schub im wesentlichen quer zu der Triebwerksachse (21) zu erzeugen.