DE1270888B

DE1270888B - Cruise fan engine

Info

Publication number: DE1270888B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: John Thomas Kutney
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-07-30
Filing date: 1965-07-28
Publication date: 1968-06-20

Description

Reisefluggebläsetriebwerk Die Erfindung betrifft ein Reisefluggebläsetriebwerk, das in einer an einem hohlen Träger fest oder schwenkbar angeordneten doppelwandigen Gondel montiert ist, mit einer spitzenbeaufschlagten Turbine und mit einem das Gebläse vollständig umschließenden Turbineneintrittsgehäuse und mit einer Zuleitung, welche die von einem oder mehreren Gasgeneratoren durch den hohlen Träger kommenden Abgase dem Turbineneintrittsgehäuse zuführt.Cruise fan engine The invention relates to a cruise fan engine, that in a double-walled, fixed or pivotable on a hollow carrier Nacelle is mounted, with a tip-loaded turbine and with a blower completely enclosing turbine inlet housing and with a supply line, which the exhaust gases coming from one or more gas generators through the hollow support feeds the turbine inlet casing.

Der Mengenstrom der Austrittsgase von Gasgeneratoren ist im allgemeinen so groß, daß ein sehr großes Rohr erforderlich ist, um die Austrittsgase dem Reisefluggebläse zuzuführen. Bei derartigen Reisefluggebläsetriebwerken müßte also der hohle Träger einen entsprechenden Durchmesser haben, um eine derartige Leitung aufnehmen zu können. Weiter müßte die Gondel dieses Reisefluggebläsetriebwerkes ebenfalls entsprechende Abmessungen haben, um ein derartiges Zuleitungsrohr zu einem Turbineneintrittsgehäuse aufnehmen zu können. Andererseits ist es aus aerodynamischen Gründen zur Erhöhung der Leistung des Flugzeuges unbedingt erforderlich, sowohl die Gondelabmessungen als auch die Trägerabmessungen minimal zu halten. Diese Bedingungen für einen guten Betrieb des Reisefluggebläses und für die aerodynamische Ausbildung dieses Gebläses widersprechen einander.The flow rate of the exhaust gases from gas generators is generally so large that a very large pipe is required to pass the exhaust gases to the cruise fan to feed. In such cruising fan engines, the hollow support would have to be have an appropriate diameter to accommodate such a line can. Furthermore, the gondola of this cruise fan engine would also have to have the same Have dimensions to such a feed pipe to a turbine inlet housing to be able to record. On the other hand, it is for aerodynamic reasons to increase the performance of the aircraft is essential, both the nacelle dimensions as well as keeping the carrier dimensions to a minimum. These conditions for good Operation of the cruise fan and for the aerodynamic training of this fan contradict each other.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reisefluggebläsetriebwerk zu schaffen, welches diesen einander widersprechenden Bedingungen in optimaler Weise genügt.It is an object of the present invention to provide a cruise fan engine to create which these contradicting conditions in an optimal way enough.

Erfindungsgemäß ist das Turbineneintrittsgehäuse in Segmente unterteilt, und in der Gondel ist zwischen der Zuleitung und den Segmenten eine Sammelkammer angeordnet und diese Sanunelkammer ist über eine Anzahl von zwischen den inneren und äußeren Gondelwandungen angeordneten, im wesentlichen in einer ringzylindrischen Fläche liegenden Einzelleitungen mit den Segmenten verbunden. Durch diese Ausbildung können innerhalb minimaler aerodynamischer Abmessungen der Gondel und das Trägers maximale Strömungsquerschnitte für das Austrittsgas untergebracht werden.According to the invention, the turbine inlet housing is divided into segments, and in the nacelle there is a collecting chamber between the supply line and the segments arranged and this Sanunelkammer is about a number of between the inner and outer gondola walls arranged essentially in an annular cylindrical shape Flat individual lines connected to the segments. Through this training can within minimal aerodynamic dimensions of the nacelle and the carrier maximum flow cross-sections for the outlet gas can be accommodated.

Mit Vorteil können sich die Einzelleitungen von der gemeinsamen Sammelkammer aus um die Gondel herum in entgegengesetzten Richtungen erstrecken. Hierdurch wird eine sehr gute Raumausnutzung erzielt.The individual lines can advantageously be separated from the common collecting chamber extending from around the nacelle in opposite directions. This will achieved a very good use of space.

Falls das Reisefluggebläse drehbar ausgebildet sein soll, kann mit Vorteil die gemeinsame Sammelkammer im allgemeinen die Form eines flachen Zylinders haben, und die Einzelleitungen können sich im wesentlichen radial von dieser Sammelkammer aus erstrecken.If the cruise fan is to be designed to be rotatable, with Advantage the common plenum chamber generally has the shape of a flat cylinder have, and the individual lines can extend substantially radially from this collecting chamber extend out.

Falls das Reisefluggebläse stationär am Flugzeug befestigt sein soll, kann mit Vorteil die gemeinsame Sammelkammer eine axial langgestreckte Kammer sein, die sich im allgemeinen parallel zur Gebläsedrehachse erstreckt, und die Einzelleitungen können mit der Kammer derart paarweise verbunden sein, daß sich die Paare in entgegengesetzter Richtung um die Gondel herum erstrecken, wobei die Paare im axialen Abstand voneinander angeordnet sind.If the cruise fan is to be attached to the aircraft in a stationary manner, the common collecting chamber can advantageously be an axially elongated chamber, which extends generally parallel to the axis of rotation of the fan, and the individual lines can be connected to the chamber in pairs in such a way that the pairs are in opposite directions Direction to extend around the nacelle, the pairs being axially spaced from each other are arranged.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung eingehend erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine Teildraufsicht auf ein Flugzeug, welches Reisefluggebläse der üblichen Bauart aufweist, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht, welche eine langgestreckte Kammeranordnung zeigt und welche die symmetrische und spiralförmige Anordnung der Einzelleitungen zeigt, wobei Teile weggebrochen sind, F i g. 3 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gondelaufbaues und F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, welche eine im allgemeinen kreisförmige Kammer an der Seite der Gondel zeigt.The invention should be made with reference to the figures of the drawing are explained in detail. It shows F i g. 1 is a partial plan view of an aircraft, which has a cruise fan of the usual type, F i g. 2 a perspective View showing an elongated chamber arrangement and which is the symmetrical one and shows a spiral arrangement of the individual lines, with parts broken away are, F i g. 3 is a schematic sectional view of a nacelle structure according to the invention and F i g. 4 is a view similar to FIG. 2, which is a generally circular Chamber on the side of the nacelle shows.

Es sei zuerst auf F i g. 1 Bezug genommen. In dieser Figur ist ganz allgemein ein Flugzeug dargestellt, welches einen Rumpf 10 und Tragflächen 11 aufweist. Dieses Flugzeug kann in an sich bekannter Weise Hubgebläse in den Tragflächen haben. Das Flugzeug trägt am hinteren Ende des Rumpfes ein Paar gegenüberliegend angeordneter Reisefluggebläse 12, die mittels Trägern 13 am Rumpf befestigt sind. Diese Träger 13 dienen auch als Leitung, um Austrittsgase zu den Reisefluggebläsen 12 zu führen. Die Austrittsgase können von einem entfernt angeordneten Gasgenerator 14 kommen. Dieser Gasgenerator kann ein Strahltriebwerk sein, oder es können mehrere Strahltriebwerke vorgesehen sein, die ihre Austrittsgase in einen gemeinsamen Kanal 15 abgeben. Weiterhin weist das Flugzeug ein Leitwerk 16 auf.Let us first refer to FIG. 1 referred to. In this figure, an aircraft is shown very generally, which has a fuselage 10 and wings 11 . This aircraft can have lifting fans in the wings in a manner known per se. At the rear end of the fuselage, the aircraft carries a pair of oppositely arranged cruise fans 12 which are fastened to the fuselage by means of supports 13. These carriers 13 also serve as conduits to guide exhaust gases to the cruise fans 12. The outlet gases can come from a remotely arranged gas generator 14. This gas generator can be a jet engine, or several jet engines can be provided which emit their exhaust gases into a common channel 15. The aircraft also has a tail unit 16.

Es sei nunmehr auf F i g. 2 Bezug genommen. Die Gondel 17 nimmt ein Gebläse 18 auf. Es kann wünschenswert sein, daß die ganze Gondel 17 gedreht werden kann, so daß ein VTOL- oder STOL-Betrieb möglich ist, oder die Gondel 17 kann für einen Reiseflugbetrieb fest sein. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform sei angenommen, daß keine Drehung der Gondel erwünscht ist, und daß ein Betrieb mit einer festen Lage der Gondel bevorzugt wird. Das in F i g. 2 dargestellte Triebwerk weist eine Gondel 17 auf, welche innere und äußere Wandungen 19 und 20 hat. Um einen Schub zu erzeugen, ist das Spitzenturbinengebläse 18 drehbar in einem Rahmen montiert, und es ist ein zentraler Kegelkörper 21 vorgesehen, und der Aufbau ist derart, daß Luft durch die Gondel hindurchgepumpt wird, wobei die Luft in an sich bekannter Weise aus einer Austrittsdüse austritt.Let us now refer to FIG. 2 referred to. The gondola 17 houses a fan 18. It may be desirable that the entire nacelle 17 can be rotated to allow VTOL or STOL operation, or the nacelle 17 may be fixed for cruise operation. In the case of the in FIG. 2, it is assumed that no rotation of the nacelle is desired and that operation with a fixed position of the nacelle is preferred. The in Fig. The engine shown in FIG. 2 has a nacelle 17 which has inner and outer walls 19 and 20. To generate thrust, the tip turbine fan 18 is rotatably mounted in a frame and a central cone body 21 is provided and the structure is such that air is pumped through the nacelle, the air from an exhaust nozzle in a manner known per se exit.

In den Fällen, in denen, wie in F i g. 2 gezeigt, die Triebwerkgondel 17 neben dem Rumpf 10 montiert ist, ist eine langgestreckte gemeinsame Sammelkammer 22 vorgesehen, die innerhalb des Rumpfes angeordnet ist und die im allgemeinen parallel zur Drehachse des Gebläses verläuft. Die Kammer ist vorgesehen, um die Austrittsgase vom entfernt angeordneten Gasgenerator aufzunehmen. Bei einem Spitzenturbinenreisegebläse werden die Turbinenschaufeln am Umfang des Gebläses über ein Turbineneintrittsgehäuse 23 gespeist, das um den Umfang des Gebläses herum zwischen den Wandungen 19 und 20 angeordnet ist. Es sei bemerkt, daß das Turbineneintrittsgehäuse derart ausgebildet sein kann, daß dieses eine radiale Strömung nach innen zu den Turbinenschaufeln ermöglicht. Um kleinere Durchmesser zu erhalten, kann das Turbineneintrittsgehäuse aber auch um den Umfang, wie dargestellt, so angeordnet sein, um das Gas axial durch die Turbine hindurch zu leiten. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß das Turbineneintrittsgehäuse vollständig zwischen den Wandungen der Gondel angeordnet werden kann, und zwar in axial fluchtender Lage zur Turbine, so daß die Gondel einen minimalen Durchmesser aufweist. Das Turbineneintrittsgehäuse 23 ist in Segmente 24 unterteilt. Die Umfangserstreckung der Segmente 24 hängt von der Anzahl der Einzelleitungen ab, die erforderlich ist und davon, ob ein vollständiger Einlaß oder ein teilweiser Einlaß erwünscht ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem zwölf Einzelleitungen 25 vorgesehen sind, um eine Zuführung um den gesamten Umfang herum zu erhalten, ist zu erkennen, daß jedes Segment etwa 30°-des Umfanges deckt.In those cases in which, as shown in FIG. 2, with the engine nacelle 17 mounted adjacent the fuselage 10, an elongated common plenum 22 is provided which is disposed within the fuselage and which is generally parallel to the axis of rotation of the fan. The chamber is provided to receive the exhaust gases from the remotely located inflator. In the case of a high-end turbine travel fan, the turbine blades on the periphery of the fan are fed via a turbine inlet housing 23 which is arranged around the periphery of the fan between the walls 19 and 20 . It should be noted that the turbine inlet casing can be designed in such a way that it enables a radial flow inwards towards the turbine blades. In order to obtain smaller diameters, the turbine inlet housing can, however, also be arranged around the circumference, as shown, in such a way as to guide the gas axially through the turbine. This structure makes it possible that the turbine inlet housing can be arranged completely between the walls of the nacelle, in an axially aligned position to the turbine, so that the nacelle has a minimal diameter. The turbine inlet housing 23 is divided into segments 24 . The circumferential extent of the segments 24 depends on the number of individual lines that are required and on whether a full inlet or a partial inlet is desired. In the illustrated embodiment, in which twelve individual lines 25 are provided in order to obtain a feed around the entire circumference, it can be seen that each segment covers about 30 ° of the circumference.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Einzelleitungen 25 nebeneinander zwischen den Wandungen von der gemeinsamen Sammelkammer an der Seite der Gondeln. Aus Symmetriegründen und zur maximalen Ausnutzung des Raumes ist es vorteilhaft, die Einzelleitungen 25 mit der Sammelkammer 22 derart zu verbinden, daß sich diese paarweise in entgegengesetzter Richtung erstrecken, wie es F i g. 2 zeigt. Aus der beschriebenen Anordnung ist zu entnehmen, daß sich die Einzelleitungen im wesentlichen spiralförmig um die Gondel herum zwischen den Wandungen 19 und 20 erstrecken, wobei sich jeweils die Hälfte der Einzelleitungen in der entgegengesetzten Richtung von der gemeinsamen Sammelkammer aus erstreckt. Die einzelnen Segmente 24 können voneinander getrennt sein. Die einzelnen Segmente 24 können jedoch, falls gewünscht, auch miteinander verbunden sein.In the case of the in FIG. 2 illustrated embodiment extend the individual lines 25 side by side between the walls of the common Collection chamber on the side of the gondolas. For reasons of symmetry and for maximum utilization of the room, it is advantageous to connect the individual lines 25 to the collecting chamber 22 in this way to connect so that these extend in pairs in opposite directions, as it F i g. 2 shows. From the arrangement described it can be seen that the individual lines essentially spiral around the gondola between the Walls 19 and 20 extend, with each half of the individual lines extends in the opposite direction from the common plenum. The individual segments 24 can be separated from one another. The individual segments However, 24 can also be connected to one another if desired.

Es sei nunmehr auf F i g. 3 Bezug genommen. Dieser Figur ist zu entnehmen, daß die Querschnittsfläche der Gondel 17 durch die nebeneinanderliegende Anordnung der spiralförmigen Einzelleitungen, die die einzelnen Segmente speisen, auf einem Minimum gehalten werden kann.Let us now refer to FIG. 3 referred to. It can be seen from this figure that the cross-sectional area of the gondola 17 can be kept to a minimum by the juxtaposed arrangement of the spiral-shaped individual lines which feed the individual segments.

Es sei nunmehr auf F i g. 4 Bezug genommen. Es kann wünschenswert sein, für Senkrechtstarter oder Kurzstarter eine drehbare Gondel 17 vorzusehen. Zu diesem Zweck ist eine im allgemeinen kreisförmige Sammelkammer 26 an der Seite der Gondel 17 vorgesehen. Bei der drehbaren Gondel hat die kreisförmige Kammer 26 Wandungen 27, die sich unter einem rechten Winkel zur Längsrichtung der Gondel erstrecken, und die Einzelleitungen 28 sind um den Umfang dieser Wandung 27 herum angeschlossen und gehen radail von dieser Wandung aus. Der Aufbau ist wiederum derart, daß die einzelnen Segmente 24 mit der Sammelkammer 26 über spiralförmig verlaufende Einzelleitungen 28 verbunden sind. Die in F i g. 4 dargestellte Ausführungsform ist eine Anordnung, bei welcher die einzelnen Gondelwandungen 19 und 20, wie in F i g. 3 gezeigt, in dichtem Abstand voneinander angeordnet werden können, wobei eine Drehung der Gondel möglich ist.Let us now refer to FIG. 4 referenced. It may be desirable to provide a rotatable gondola 17 for high flyers or short starters. To this end, a generally circular plenum chamber 26 is provided on the side of the nacelle 17. In the rotatable gondola, the circular chamber 26 has walls 27 which extend at right angles to the longitudinal direction of the gondola, and the individual lines 28 are connected around the circumference of this wall 27 and extend radially from this wall. The structure is again such that the individual segments 24 are connected to the collecting chamber 26 via individual lines 28 running in a spiral. The in F i g. The embodiment shown in FIG. 4 is an arrangement in which the individual gondola walls 19 and 20, as in FIG. 3, can be arranged at a close distance from one another, wherein a rotation of the gondola is possible.

Claims

Claims: 1. Cruise fan engine, which is mounted in a fixed or pivotable double-walled nacelle on a hollow carrier, with a tip-loaded turbine and with a turbine inlet housing that completely encloses the fan and with a feed line that carries the one or more gas generators through the hollow carrier incoming exhaust gases to the turbine inlet casing, characterized in that the turbine inlet casing (23) is divided into segments (24) , that a collecting chamber (26) is arranged in the nacelle (12) between the supply line and the segments and that this collecting chamber ( 26) is connected to the segments (24) via a number of individual lines (25, 28) arranged between the inner and outer walls of the gondola and lying essentially in an annular cylindrical surface.

2. Cruise fan engine according to claim 1, characterized in that the individual lines (25) from the common The plenum chamber extends from around the nacelle in opposite directions.

3. travel fan engine according to claim 1, characterized in that the common Collection chamber (26) generally has the shape of a flat cylinder, and that the individual lines extend substantially radially from this plenum.

4. Cruise fan engine according to claim 1 or 2, characterized in that the common collecting chamber is an axially elongated chamber that is generally parallel to the axis of rotation of the fan extends and that the individual lines (25) are connected to the chamber in pairs are that the pairs extend in opposite directions around the gondola, the pairs being axially spaced from one another. Considered References: British Patent Nos. 893 576, 588 085; U.S. Patents No. 3,033,492, 2,518,660.