Verbrennungsturbinen-Strahlvortriebawerk an Flugzeugen. Vorliegende Erfindung- betrifft ein Ver- brennungSturbinen - Strablvortriebswerk an Flugzeugen. Bei einem solchen Triebwerk kann der vom Turbinenauslass erzeugte Vor trieb oder Schab durch Anordnen eines zwei ten, vom Luftströmungsweg durch die Bren- nereinriehtung separaten Luftleitkanals ver stärkt werden, durch den Luft. von einem in einem Ringkanal angeordneten Gebläserad in eine Vortriebsdüse gedrückt wird.
Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbil dung eines solchen Strahlvortriebwerkes.
Das erfindungsgemässe Triebwerk weist eine Verbrennungsturbinenanlage vom Verbund- typ auf, das heisst eine Anlage mit zwei oder mehr als zwei mechanisch unabhängigen Läu fern, die mit. verschiedenen Geschwindigkei ten umlaufen können und bei denen jede Ein heit aus einem Verdichter und einer letzteren treibenden Turbine besteht.
In einer solchen Verbundmaschine strömt die Luft, nachdem sie die hintereinanderge- sehalteten Verdichter passiert hat., in eine Verbrennungskammer, in welche Brennstoff eingespritzt und verbrannt wird, und die Ver brennungsgase fliessen. dann durch die Tur binen. Nutzleistung kann entweder von einem der Läufer oder von einer separaten, durch die expandierenden Gase getriebenen Kraft turbine abgenommen werden. Gewöhnlich ist die Hochdruckturbine mechanisch mit dem Hochdruckverdichter verbunden, die Mittel.
druckturbine, sofern eine solche vorhanden ist, mit dein Mitteldruekverdiehter, und die Niederdruckturbine mit dem Niederdruckver- dichter; eine solche Anordnung ist jedoch nicht absolut notwendig.
Das erfindungsgemässe Strahltriebwerk ist durch die Kombination folgender Teile ge- kennzeichnet: eine einen ersten Vortriebstrahl erzeugende Verbrennungsturbinenanlage vom Verbundtyp, einen vom Gasströmungsweg durch letztere separaten und einen zweiten Vortriebstrahl erzeugenden Schubverstä.r, kungs-Leitkanal,
ein in einem Ringkanal vor dein Niederdruckverdichter anceordnetes und Luft sowohl in letzteren wie auch in den Leitkanal abgebendes Gebläserad, das eine von diesem Verdichter separate und gegen über diesem mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufende Einheit darstellt, und Mittel zum Antrieb des Gebläserades mit einer kleineren Drehzahl als die des '_Viederdruckverdiehters.
Dieser erfindun-s,emässe Aufbau des Strahltriehwerkes ist. durch folgende Über legungen bedingt: Wäre die Verbrennungsturbinenanlage nicht vom Verbundtyp, so würden, wenn ein hoher Verdichtungsrad erforderlich ist, beim In betriebsetzen des Triebwerkes Schwierigkeiten auftreten, die noch durch die Belastung von Seite des Gebläserades vergrössert würden, speziell im Hinblick auf das von letzterem zum Beliefern des Verdichters und des Schub- verstärkungs-Leitkanals benötigte vergrösserte Luftquantum;
würde das im Ringkanal umlaufende Ge- bläserad nicht als eine separate Einheit vom Verdichter getrieben, so wäre es irrmöglich, dieses Gebläserad und den Verdichter je mit optimaler Drehzahl laufen zu lassen, wenn, wie das in der Praxis erforderlich ist, sie verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben, wo bei diesem Umstand aus dem Grund noch eine erhöhte Bedeutung zukommt, als das Ge- bläserad,
sowohl den Verdichter wie den Schubverstärkungs-Leitkanal mit Luft belie fern muss. Ausserdem wäre das Ausschalten des Gebläserades unmöglich, wie es hin -und -wieder zum Erleichtern der Inbetriebsetzung des Triebwerkes erforderlich sein kann.
Die vom Gebläserad direkt in, die Strahl- vortriebsdüse überführte Luft kann als ein zelner Strahl oder in mehreren Strahlen, imd die Abgase aus der Maschine oder aus einer separaten Kraftturbine können als ein wei terer einzelner Strahl oder in mehreren Strah len ausströmen; oder die Luft lind Abgase können vor ihrem Austritt aus wenigstens einer gemeinsamen Strahldüse zu einem ein zigen Strahl zusammengefasst werden.
Um nun den Vortrieb und damit in ge wissen Fällen auch den Wirkungsgrad der Krafteinheit weiter zu vergrössern, kann man eine Brennstoffzufuhr zwischen irgendwel chen der Turbinen oder im Leitkanal zwi schen dem Gebläserad und der Strahldüse oder zwischen der letzten Turbine und der Strahldüse vorsehen. So können z. B. die Ab gase aus der Hochdruckturbine durch eine Zwischenerhitzungs-Verbrennungskammer ge leitet werden, bevor sie in die Niederdruck- turbine gelangen.
Diese Zwischenerhitzungs- V erbrennungskammer ist ähnlich wie die der Hochdruckturbine vorgeschaltete Verbren- nungskammer angeordnet. Ferner kann Brenn stoff zusätzlich beim Eintritt in den direkt zur Strahldüse führenden Leitkanal einge spritzt und verbrannt werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung v eran- schaulieht, und zwar zeigen: Fig.1 bzw. 2 je einen halben Axialschnitt einer Zwillingsverbund-Verbrennungsturbine, wobei in beiden Darstellungen die gleichen hberweisimgszeichen verwendet sind.
In der Ausführung nach Fig.1 ist die Zwillingsverbimdmaschine in einer Gonde110 eingeschlossen, welch letztere in Verbindung mit einer Nasenverkleidung 11 einen vorn offenen Lufteintritt 12 darstellt. Die Ma schine besitzt zwei mechanisch unabhängige Läufer, die mit verschiedenen Geschwindig keiten umlaufen können, deren jeder von zu sammengesetztem Aufbau ist und einen Axialverdichter-Läufer aufweist, der mit einem letzteren antreibenden Axialturbinen- Läufer gekuppelt ist.
Der zusammengesetzte Niederdriichläufer besitzt eine axial angeordnete Welle 13, an deren Vorderende eine beschaufelte Ver- dichter-Läufertrommel 14 mittels End-Stütz- seheiben 15 und an deren Hinterende die beschaufelte Läuferscheibe 16 einer Nieder druckturbine befestigt ist. Die Welle 13 ist in Lagern 17, 18 und 19 drehbar gelagert, welch letztere in Ausnehmungen in den Zen tren der zugehörigen Stützscheiben 20 bis 22 untergebracht sind.
Der zusammengesetzte Hochdruckläufer besitzt eine beschaiüelte Verdichter-Läufertrommel 23 und eine be- scha.ufelte Turbinenscheibe 24, die mittels einer konischen Hohlwelle 25 miteinander ver bunden sind; der Hoehdriiclzläufer kann sich frei auf den Lagern 26 um die -\' eile 13 dre hen und ist zwischen den Verdichter- und Turbinenteilen des Niederdrilckläufers einge schaltet.
Ein beschaufeltes Ständergehäuse 27 um schliesst den beschaufelten Verdichterteil 14 des '-,'#-,iederdruckläufers und wird von den Leitkanalringen 28, 29, die mit den Stütz scheiben 20 bzw. 21 je aus einem Stück ge arbeitet sind, getragen.
Der beschaufelte Ver- dichterteil 23 des Hochdruckläufers wird von einem beschaufelten Ständergehäuse 30 iun- fasst, das von dem Leitkanalring 29 und einem Austritt-Leitkanalring 31 getragen wird, wobei letzterer am Vorderende eines die Ftohlwelle 25 umfassenden ortsfesten Gehäu ses 32 vorgesehen ist.
Die Hochdrucktur- binenscheibe 24 ist von einem beschaufelten Ständergehäuse 33 eingeschlossen, das von einem am rückwärtigen Ende des Gehäuses 32 angeordneten Eintritts-Leitkanalring 34 und ferner von der Stützscheibe 22 und dem Lager 19 getragen wird, während die Nieder- druck-Turbinensclieilie 16 von einem am Hin terende des Stäridergehäuses 33 befestigten besehaufeltcn Ständergehä.use 35 umschlossen ist..
Verbrennungskammern 36, von denen nur eine gezeigt, ist, sind gleichmässig um den 1-lochdruekverdieliter und längs desselben an geordnet, wobei der Eintritt in jede Verbren nungskammer mit dem Leitkanalring 31 und der Austritt mit dem Turbineneintritt-Leit- kanal 34 verbunden ist. Brennstoff wird fort laufend dureli eine Brennerdüse 37 in jede Verbrennungskammer 36 eingespritzt und verbrannt.
Die gezeigte Anordnung der Ver- brennungskanimer längs des Flochdruckver- dichters bedingt, eine doppelte Umkehr der Strömung zwischen Verdichtern und Tur binen, besitzt aber den Vorteil, dass die Ge samtlänge der Krafteinheit verringert werden kann.
Das Vorderende der Welle 13 treibt den Gebläseläufer 40 über ein Untersetzungsge- triebe 38 und eine koaxiale Welle 39. Die Schaufeln 41 des Gebläserades bewegen sieh zwischen Leitschaufeln 42 in einem Ringkanal 43 hinter der Lufteintrittsöffnung 12 und vor der Eintrittskante einer innern Verklei dung 44.
Das Untersetzungsgetriebe 38 ist in einem Getriebekasten 45 untergebracht, der mit dem Leitkanalring 28 und dein Ring kanal 43 verbunden und von einer Verklei dung 46 umschlossen ist, während die Gebläse- läuferwelle 39 in einem La,er 47 montiert. ist, das vom Ringkanal 43 über eine Stützscheibe 50 getragen wird.
Die Vorderseite des Ge- bläseläufers 40 besitzt eine nach vorn sieh erstreckende Kraftwelle 51, welche in einem Kasten 52 in der Nasenverschalung 11 un tergebrachte 141asehinen - IIilfsvorriehtunIgen antreibt. Der Kasten 52 wird von einem mit dem Ringkanal 43 verbundenen Träger 53 ge tragen, der eine Stützscheibe 54 zum Ab- stützen eines Lagers 55 für die Welle 51 aufweist.
Die innere Verkleidung 44 und die Gondel 10 bilden einen Ringkanal, der sieh nach rück wärts um die Maschine herum direkt bis zur Strahlvortriebsdüse 56 erstreckt. Der einwärts gerichtete Vorderteil der Verkleidung 44 bil det zusammen mit der Verkleidung 46 einen Lufteintritt :
57 zum Leitkanalrin- 28 des Nie- derdruekverclieliters. Der rückwärtige Teil der Verkleidung 44 ist auch einwärts gerichtet, um zwischen sich und einer Auslass-Verklei- dung 58 einen Abgas-Ringkanal 59 zu bilden, der sich nach rückwärts von der Austritts öffnung der Niederdruckturbine erstreckt und unmittelbar vor der Strahldüse 56 endet.
Eine Brennerdüse 60 ist vorgesehen zum Einsprit zen und Verbrennen von zusätzlichem Brenn stoff in der Auspuffleitung 59, um so die Schubkraft des Strahls zu vergrössern.
In der oben beschriebenen Anordnung wird die in den Einlass 12 eintretende Luft vom Gebläse 41, 42, 43 verdichtet und von der Vorderkante der innern Verkleidung 44 in je einen Innen- und Aussenstrom von ringförmi gem Querschnitt aufgeteilt, wobei der Innen strom über den Einlass 57 in den @ieder- druekverdieliter gelapgt, während der Aussen strom durch den zwischen der Verkleidung 44 und der Gondel 10 gebildeten Ringkanal di rekt zum rückwärtigen Ende der genannten Verkleidung gelangt,
wo er sieh mit den auf geheizten Turbinenabgasen vermischt und als ein Vortriebstralil aus der Düse 56 austritt. Anstatt die Luft und Abgase vor ihrem Aus tritt in Form eines einzigen Strahls zusam menzufassen, kann das Ende der Abgasleitung 59 bis in die Ebene der Düse 56 verlängert werden, so dass die Luft und die Abgase als (yetrennte Strahlen austreten.
Der Aufbau der Ausführungsform nach Fig.2 ist prinzipiell gleich demjenigen nach Fig. 1, ausgenommen dass zwischen der Hoch druck- und der Niederdruekturbine Zwischen- erhitzungs-Verbrennungskammern 61 vorgese hen sind, von denen nur eine gezeigt ist, die finit Brennstoff-Einspritzdüsen 62 versehen sind.
Es sind auch Brennstoff-Einspritzdüsen 63, von denen nur eine gezeigt ist, am Ein tritt des zwischen der Gondel 10 iuid der Verkleidung 44 gebildeten Luft-Leitkanals vor gesehen, der direkt zur Strahldüse 56 führt.