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DE1913028B1 - Jet engine for high supersonic flow - Google Patents

Jet engine for high supersonic flow

Info

Publication number
DE1913028B1
DE1913028B1 DE19691913028D DE1913028DA DE1913028B1 DE 1913028 B1 DE1913028 B1 DE 1913028B1 DE 19691913028 D DE19691913028 D DE 19691913028D DE 1913028D A DE1913028D A DE 1913028DA DE 1913028 B1 DE1913028 B1 DE 1913028B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow
inlet
jet engine
engine according
downstream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691913028D
Other languages
German (de)
Inventor
Becker Dipl-Ing Bernard
Dettmering Dr-Ing Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DETTMERING DR ING WILHELM
Original Assignee
DETTMERING DR ING WILHELM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DETTMERING DR ING WILHELM filed Critical DETTMERING DR ING WILHELM
Publication of DE1913028B1 publication Critical patent/DE1913028B1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/042—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having variable geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2200/00—Mathematical features
    • F05D2200/20—Special functions
    • F05D2200/26—Special functions trigonometric
    • F05D2200/262—Cosine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
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Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein für hohe Über- relative Strömungsgeschwindigkeit J-F1 im Gitter- lt The invention relates lt grid to a relative high flow rate exceeding 1 JF

schallanströmung geeignetes Strahltriebwerk. kanal, da sich zur absoluten Anströmgeschwindig- \\\ jet engine suitable for sound flow. channel, since the absolute inflow velocity \\\

In Lufteinläufen von Strahltriebwerken mit hoher keit C1, die senkrecht auf der Gitterfront steht, dieIn air intakes of jet engines with high speed C 1 , which is perpendicular to the grille front, the

Überschallanströmgeschwindigkeit ist es bisher für Umfangsgeschwindigkeit U vektoriell addiert. Da-Up to now, it has been added vectorially for the circumferential speed U at supersonic flow velocity. There-

einen zufriedenstellenden Betrieb des Kompressors so- 5 durch ergibt sich eine höhere Machzahl AZ1 f dera satisfactory operation of the compressor thus results in a higher Mach number AZ 1 f the

wie der Brennkammer des Triebwerks notwendig, die Gitterströmung als die Machzahl M1 der absolutenas necessary for the combustion chamber of the engine, the grid flow as the Mach number M 1 of the absolute

Überschallströmung auf Unterschallgeschwindigkeit Einlaufströmung. Wie oben ausgeführt, ist somit imSupersonic flow at subsonic speed inlet flow. As stated above, the

zu verzögern. Dabei treten in den bekannten Trieb- Gitterkanal eine stärkere Verzögerung
werken Verdichtungsstöße mit den sich darausto delay. There is a greater delay in the known drive lattice channel
work shock waves with the result

ergebenden Ruhedruckverlusten auf, die zu einer ίο ΔΜΤ — M1T — M%r
Verringerung des Gesamtwirkungsgrades des Triebwerkes führen. Die größten Verluste entstehen dabei unter Aufrechterhaltung von Überschallgeschwindigin einem senkrechten Verdichtungsstoß und wachsen keit — also ohne senkrechten Verdichtungsstoß — mit der Machzahl vor dem Stoß an. Man wendet zu verwirklichen, die eine entsprechende Erhöhung daher zur Verzögerung der Strömung einen oder 15 des statischen Druckes ergibt. resulting static pressure losses , which lead to a ίο ΔΜ Τ - M 1T - M % r
Lead to a reduction in the overall efficiency of the engine. The greatest losses occur in a vertical shock wave while maintaining supersonic speed and increase with the Mach number before the shock - i.e. without vertical shock waves. One turns to realize that a corresponding increase therefore gives one or 15 of the static pressure to delay the flow.

mehrere schräge Verdichtungsstöße mit wesentlich Erfolgt gleichzeitig noch eine der Querschnittsgeringeren Ruhedruckverlusten oder eine konti- Verengung entsprechende Umlenkung der Strömung nuierliche und damit Stoßverlustfreie Verzögerung entgegen der* Richtung der Umfangsgeschwindigkeit mittels eines Keiles oder eines Konoides an. Diese durch entsprechende Krümmung der Schaufeln, so ist jedoch notwendigerweise mit einer Umlenkung 20 ergibt sich nach vektorieller Subtraktion der Umder Strömung verbunden und führt somit ihrerseits fangsgeschwindigkeit am Austritt des Gitterkanals eine zu einer Erhöhung des äußeren Widerstandes des erheblich verkleinerte absolute Austrittsgeschwindigkeit Triebwerkes und damit zu Einbußen im Nettoschub. C2 mit der Machzahl M,. Bei einer Anströmgeschwindig-Die so beschriebene Verzögerung ist daher nur teil- keit mit der Machzahl M1 = 2 ergab sich bei einer weise zu verwirklichen und reicht bei höheren Flug- 25 erfindungsgemäßen Anordnung mit Eintrittslaufrad geschwindigkeiten (entsprechend etwa M 2,5) nicht gegenüber einer herkömmlichen Anordnung ohne mehr aus, um erhebliche Ruhedruckverluste infolge Laufrad eine Mehrverzögerung von etwa 25%; entzu großer Machzahl unmittelbar vor dem auftreten- sprechend vergrößerte sich das Ruhedruckverhältnis den senkrechten Verdichtungsstoß zu vermeiden. bei der erfindungsgemäßen Anordnung im nach-several oblique compression shocks with significantly. This, due to the corresponding curvature of the blades, is, however, necessarily connected with a deflection 20 after vectorial subtraction of the flow reversal and thus in turn leads to an increase in the external resistance of the significantly reduced absolute exit speed of the engine and thus to losses in the net push. C 2 with the Mach number M ,. The delay described in this way is therefore only partial with the Mach number M 1 = 2 resulted in one way to be implemented and is not sufficient for higher flight speeds (corresponding to approximately M 2.5) a conventional arrangement is no longer sufficient to avoid significant static pressure losses as a result of the impeller an additional deceleration of about 25%; Corresponding to a high Mach number immediately before the occurrence, the static pressure ratio increased to avoid the vertical compression shock. in the arrangement according to the invention in the

Eine weitere, relativ geringe Ruhedruckverluste 30 folgenden senkrechten Verdichtungsstoß um 12 %.
ergebende Verzögerung durch Umlenkung in ent- In Ausgestaltung der Erfindung sollen die Schaufelgegengesetzte Richtung und gleichzeitige Querschnitts- winkel /S1, /S2, die Umfangsgeschwindigkeit U des Einverengung wird durch die sogenannte Überschall- trittslaufrades und die Verzögerung Δ Mr der relativen Startbedingung begrenzt, die besagt, daß sich im Gitterströmung entsprechend der Abhängigkeit
Einlaufkanal nur dann eine Überschallströmung auf- 35Another, relatively low static pressure loss 30 following vertical compression shock by 12%.
In an embodiment of the invention, the blade opposite direction and simultaneous cross-sectional angle / S 1 , / S 2 , the circumferential speed U of the narrowing is limited by the so-called supersonic impeller and the delay Δ M r of the relative starting condition which says that in the grid flow according to the dependency
Inlet channel only then shows a supersonic flow

baut, wenn die durch einen senkrechten Verdichtungs- cos a £/ · cos /S1 builds if the through a vertical compression cos a £ / · cos / S 1

stoß im Kanaleintritt hindurchtretende Masse von 2 U — ΔΜΤ· cos /J1
dem nachfolgenden engsten Querschnitt noch geschluckt werden kann, anderenfalls erfolgt die gesamte abgestimmt sein, wodurch erreicht wird, daß die Verzögerung bis auf Unterschallgeschwindigkeit in 4° absolute Strömung am Austritt des Laufgitters axial einem senkrechten Stoß vor dem Kanal mit ent- gerichtet ist. Durch diese Maßnahme wird mit dem sprechend hohen Verlusten. Die zulässige Querschnitts- Laufrad keine Leistung ausgetauscht, so daß dieses Verengung und damit auch die maximal mögliche außer der Reibungsleistung keiner Antriebsleistung Verzögerung Δ M der Überschallströmung ist um so bedarf.impact mass of 2 U - ΔΜ Τ · cos / J 1
the following narrowest cross-section can still be swallowed, otherwise the whole will be coordinated, whereby it is achieved that the deceleration down to subsonic speed in 4 ° absolute flow at the outlet of the playpen is axially directed with a vertical impact in front of the canal. This measure means that the losses are speaking high. The permissible cross-sectional impeller no power is exchanged, so that this narrowing and thus also the maximum possible, apart from the frictional power, no drive power delay Δ M of the supersonic flow is all the more necessary.

größer, je höher die Anströmgeschwindigkeit C1 45 In weiterer Ausgestaltung soll die Umlenkung im (Machzahl M1) ist. Laufrad durch verstärkte Krümmung der Schaufeln Es ist ein Antrieb für Luftfahrzeuge mit einem rohr- so groß sein, daß die aus dem Eintrittslaufrad ausförmigen von Luft durchströmten Rumpf bekannt, tretende Absolutströmung eine Umfangskomponente an dessen Einlauföffnung eine Triebschraube ange- besitzt. In diesem Falle ist dem Laufgitter ein ruhendes ordnet ist. Auf diese Anordnung braucht jedoch nicht 5° Leitgitter nachgeschaltet, in dem die Strömung weiter näher eingegangen zu werden, da sie sich nur auf verzögert und axial gerichtet wird. Durch die stärkere Unterschallströmungen bezieht und die in der vor- Umlenkung der Überschallströmung im Laufgitter liegenden Erfindung behandelten Probleme nicht an- wird der Strömung außer der vorbeschriebenen Druckschneidet, erhöhung durch Querschnitts Verengung der Gitter-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die 55 kanäle noch Energie in Form von Wellenleistung hohe Überschallgeschwindigkeit der Einlaufströmung entzogen, da in diesem Falle auf das Laufrad ein eines Triebwerkes mit geringen Verlusten möglichst Impuls ausgeübt wird. Die mögliche stoßfreie Verstark zu verringern. zögerunggreater, the higher the flow velocity C 1 45. In a further embodiment, the deflection should be im (Mach number M 1 ) . Impeller due to increased curvature of the blades It is a drive for aircraft with a pipe so large that the fuselage through which air flows from the inlet impeller is known, the absolute flow entering has a circumferential component at the inlet opening of which has a propeller. In this case the playpen is a dormant one. However, this arrangement does not need to be followed by a 5 ° baffle, in which the flow must be discussed in more detail, since it is only directed to a delayed and axial direction. Due to the stronger subsonic flows and the problems dealt with in the previous invention, the deflection of the supersonic flow in the playpen does not affect the flow except for the above-described pressure cuts, increase through cross-sectional narrowing the task of the present invention is to provide the 55 channels with energy In the form of shaft power, high supersonic speed is withdrawn from the inlet flow, since in this case an impulse of an engine with minimal losses is exerted on the impeller. Reduce the possible bumpless amplification. hesitation

Zur Lösung dieser Aufgabe geht der Erfinder vonTo solve this problem, the inventor goes from

der obengenannten Regel aus, daß die durch Quer- 60 ΔΜ — M1 — M2
Schnittsverengung mögliche verlustarme Verzögerungthe above rule from the fact that the transverse 60 ΔΜ - M 1 - M 2
Incision narrowing possible low-loss delay

einer Überschallströmung um so größer ist, je höher der Überschallströmung wird durch diese Maßnahme die Machzahl dieser Strömung unmittelbar vor der noch erhöht. Bei einer Eintrittsmachzahl der abso-of a supersonic flow, the higher the supersonic flow becomes through this measure the Mach number of this flow just before the still increased. With an entry mach number of the absolute

■ Verzögerung ist, und schlägt_ erfindungsgemäß vor, luten Strömung M1 = 3 ergab sich eine Erhöhung der■ Delay is, and proposes according to the invention, if flow M 1 = 3, there was an increase in the

.daß zur Verzögerung der Überschallströmung im 65 Verzögerung gegenüber einer Anordnung ohne Lauf-Einlaufkanal des Triebwerks ein Eintrittslaufrad als rad von etwa 32 °/o mit einer entsprechenden Erhöhung rotierendes Gitter angeordnet ist. Durch die Um- des Ruhedruckverhältnisses im nachfolgenden senk-.that to delay the supersonic flow in the 65 delay compared to an arrangement without an inlet channel of the engine an inlet impeller as a wheel of about 32% with a corresponding increase rotating grid is arranged. Due to the change in the idle pressure ratio in the following lowering

fangsgeschwindigkeit U dieses Gitters erhöht sich die rechten Verdichtungsstoß um etwa 400/"0.Catching speed U of this grid increases the right compression shock by about 40 0 / " 0 .

3 43 4

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll das und Beschleunigung wieder axial gerichtet ist. Diese Eintrittslaufrad mit einem Hilfsaggregat des Trieb-- ■ Anordnung hat den Vorteil, daß sie eine Regelung werkes gekoppelt sein und an dieses die der Strömung des Leistungsaustausches durch Verdrehung der Leitentzogene Leistung abführen. Durch diese Maßnahme schaufeln ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the acceleration and acceleration should again be directed axially. These Inlet impeller with an auxiliary unit of the drive - ■ arrangement has the advantage that it is a regulation work and to this that of the flow of power exchange by twisting the conductor withdrawn Dissipate performance. This measure allows shoveling.

wird die der Strömung im Eintrittslaufrad entzogene 5 In weiterer Ausgestaltung ist ein Leitgitter strom-Energie dem Strahltriebwerk mittelbar wieder züge- abwärts des der Brennkammer nachgeordneten Laufführt, und auf diese Weise werden die Verluste bei der gitters angeordnet, das eine aus dem Laufgitter kom-Verringerung der Überschallgeschwindigkeit der Ein- mende, mit einer Umfangskomponente behaftete laufströmung gering gehalten. Strömung axial richtet.5 In a further embodiment, a guide grille is electricity-energy the jet engine indirectly leads back down the trajectory of the barrel downstream of the combustion chamber, and in this way the losses are arranged at the grid, the one com-reducing from the playpen the supersonic speed of the confluence, afflicted with a circumferential component current kept low. Direction of flow axially.

Sind keine entsprechenden Hilfsantriebe mit Leistung io Hat sich das die Brennkammer verlassende GasIf there are no corresponding auxiliary drives with power OK, has the gas leaving the combustion chamber

zu versorgen, so soll in weiterer zweckmäßiger Aus- bereits so weit erhitzt, daß es zumindest teilweiseto supply, it should, in a further expedient form, already be heated to such an extent that it is at least partially

gestaltung der Erfindung das Eintrittslaufrad mit ionisiert ist, so kann es durch elektrische oder magne-design of the invention the inlet impeller is ionized with, so it can be by electrical or magnetic

einem dem Einlauf nachgeschalteten Verdichter ge- tische Felder beschleunigt werden. Hierzu wirdvertical fields can be accelerated by a compressor downstream of the inlet. To do this,

koppelt werden und an diesen die der Strömung im am Strömungskanal des Triebwerkes stromabwärtsare coupled and to this the flow in the flow channel of the engine downstream

Einlauf entzogene Leistung abgeben. Durch die Ein- 15 der Brennkammer ein elektrisches oder elektro-Surrender performance withdrawn from the enema. Through the 15 of the combustion chamber an electrical or electrical

beziehung des Verdichters in die Energieumsetzung magnetisches Feld angelegt. Die zum Aufbau einesrelationship of the compressor in the energy conversion magnetic field applied. The one to build a

im Einlauf wird eine zu große Verdichtung des solchen Beschleunigungsfeldes notwendige EnergieIn the inlet too great a compression of such an acceleration field becomes necessary energy

Arbeitsmediums vermieden. Das im Überschallbereich wird von einem vom Eintrittslaufrad angetriebenenWorking medium avoided. The one in the supersonic range is driven by one driven by the inlet impeller

rotierende Gitter und der hiermit gekoppelte Ver- Generator erhalten, so daß die der Einlaufströmungrotating grids and the connected generator, so that the inlet flow

dichter erhalten als System betrachtet keine äußere 20 zur Verringerung ihrer Geschwindigkeit entzogeneMore densely received as a system, no outer 20 deprived to reduce their speed

Energie; daher bleibt die Totalenthalpie zwischen Energie dem Triebwerk auf diesem Wege wiederEnergy; therefore the total enthalpy between energy remains in the engine on this way again

Ein- und Austritt des Systems konstant. Bei den zugeführt wird.System entry and exit constant. When being fed.

betrachteten hohen Flugmachzahlen ist die Druck- Um das erfindungsgemäße Triebwerk in möglichst erhöhung allein durch die erzielte verlustarme Ver- großem Geschwindigkeitsbereich der Einlaufströmung zögerung der Anströmung im System Eintrittslauf- 25 verwenden zu können, ist es wünschenswert, eine rad—Verdichter bereits so groß, daß sich eine zusatz- Anpassung an die entsprechenden Geschwindigkeitsliche Verdichtung durch die Leistungsabgabe der bereiche vornehmen zu können. Dies wird in zweck-Turbine verschlechternd auf den Wirkungsgrad des mäßiger Ausgestaltung der Erfindung durch VerTriebwerkes auswirken könnte, denn die damit ver- stellbarkeit der Lauf- und Leitschaufeln der im Einbundene Temperatursteigerung verringert die mögliche 30 laufkanal angeordneten Verzögerungsstufe erreicht. Aufheizung in der Brennkammer bei vorgegebener Durch diese relativ einfach zu verwirklichende Maßkonstanter Maximaltemperatur. nähme wird bereits eine bedeutsame Erweiterung desconsidered high flight Mach numbers is the pressure to the engine according to the invention in as possible increase solely through the achieved low-loss increase in the speed range of the inlet flow To be able to use delay of the flow in the system inlet run 25, it is desirable to have a rad — Compressor already so large that there is an additional adjustment to the corresponding speed To be able to consolidate through the output of the areas. This is done in purpose turbine worsening the efficiency of the moderate embodiment of the invention by VerTriebwerkes could have an effect, because the adjustability of the blades and guide vanes in the integrated Increase in temperature reduces the possible delay stage arranged in the running channel. Heating in the combustion chamber at a given constant dimension that is relatively easy to implement Maximum temperature. is already a significant expansion of the

In Ausgestaltung der Erfindung sind verstellbare mit günstigem Wirkungsgrad zu überstreichenden Klappen vorgesehen, durch deren Verstellung der Geschwindigkeitsbereiches der Anströmung ermögvon einer Brennkammer des Triebwerkes austretende 35 licht. Ebenso in zweckmäßiger Ausgestaltung sollen Gasstrahl wahlweise zu einer stromabwärts der Brenn- die Lauf- und Leitschaufeln des der Brennkammer kammer angeordneten, den Verdichter antreibenden nachgeschalteten Beschleunigungs- und Leitgitters Turbine cder direkt zur Auslaßdüse des Triebwerkes verstellbar sein, was in gleicher Weise eine Erweiterung strömt. Hierdurch wird die von der Turbine der des mit gutem Wirkungsgrad zu fahrenden Geschwin-Strömung entnommene Leistung geregelt, da im 40 digkeitsbereiches ergibt. In weiterer Ausgestaltung Falle eines Verdichterantriebes durch das Eintritts- der Erfindung soll mindestens eine Kupplung vorlaufrad von der Turbine nurmehr geringe oder keine gesehen sein, mit deren Hilfe das Eintrittslaufrad Leistung aufgebracht werden muß. Der aus der während des Betriebes mit anderen umlaufenden Brennkammer kommende Gass'rahl tritt im Falle Teilen (Hilfsantrieb, Verdichter oder Beschleunigungseiner vollständigen Umgehung der Turbine mit unver- 45 gitter) koppelbar bzw. von diesen entkoppelbar ist. minderter Energie in die Auslaßdüse, wodurch sich Schließlich sollen im Einlaufkanal verstellbare ein erhöhter Schub des Triebwerkes ergibt; da die Klappen angeordnet sein, mittels derer die eintretende Umgehung der Turbine nur durch Leistungsentnahme Strömung nur bei Überschallanströmung dem Einvom Eintrittslaufrad möglich ist, dient auch diese trittslaufrad zugeführt wird. Diese Ausgestaltung ist Maßnahme mittelbar dem Ziel, die aus der Überschall- 50 vor allem dann nutzbringend zu verwerten, wenn das anströmung sich ergebenden Verluste zu reduzieren. Triebwerk auch im Unterschallbereich betriebenIn an embodiment of the invention, adjustable ones are to be swept over with a favorable degree of efficiency Flaps provided, by adjusting the speed range of the oncoming flow made possible a combustion chamber of the engine emerging 35 light. Likewise in an expedient configuration Gas jet optionally to one downstream of the combustion chamber, the rotor blades and guide vanes of the combustion chamber chamber arranged, the compressor driving the downstream acceleration and guide grille Turbine can be adjusted directly to the exhaust nozzle of the engine, which is an extension in the same way flows. As a result, the speed flow that can be driven by the turbine becomes that of the with good efficiency withdrawn power regulated, as results in the 40 age range. In further development In the case of a compressor drive through the inlet of the invention, at least one clutch should forward impeller only little or none of the turbine can be seen, with the help of which the inlet impeller Power must be applied. The one from the circulating with others during operation The gas jet coming from the combustion chamber occurs in the case of parts (auxiliary drive, compressor or acceleration of a complete bypassing of the turbine with non-grille) can be coupled or decoupled from these. reduced energy in the outlet nozzle, which ultimately should be adjustable in the inlet channel an increased thrust of the engine results; because the flaps are arranged, by means of which the entering Bypass the turbine only by taking off power. Flow only with supersonic flow to the incoming flow Inlet impeller is possible, this impeller is also used. This configuration is Measure indirectly to the goal of utilizing the supersonic 50 profitably, especially if that to reduce the resulting losses. Engine also operated in the subsonic range

Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung werden soll.*Another possible embodiment of the invention is to be. *

besteht darin, die der Strömung im Überschallbereich Einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßenis that of the flow in the supersonic range Some embodiments of the invention

des Einlaufs entzogene Energie erst nach der Brenn- Triebwerks werden an Hand der Zeichnungen nach-The energy withdrawn from the inlet only after the combustion engine is shown on the basis of the drawings.

kammer wieder zuzuführen. Hierzu wird das Eintritts- 55 folgend beschrieben. In den Zeichnungen zeigt into supply chamber again. The entry 55 is described below for this purpose. In the drawings, in

laufrad mit einem stromabwärts der Brennkammer schematischer DarstellungImpeller with a schematic representation downstream of the combustion chamber

angeordneten rotierenden Beschleunigungsgitter ge- F i g. 1 den Einlauf eines Strahltriebwerkes mit koppelt. Die Beschleunigung der Strömung wird in einem Eintrittslaufrad und den dazugehörigen Schaufeldiesem Gitter sowohl durch Druckabsenkung infolge plan, mit den Geschwindigkeitsdreiecken am Eintritt Querschnittserweiterung wie durch Arbei'szufuhr 60 und am Austritt des Gitters,arranged rotating acceleration grid ge F i g. 1 with the inlet of a jet engine couples. The acceleration of the flow is in an inlet impeller and the associated blade of this Grid both by pressure reduction as a result of planar, with the velocity triangles at the entrance Cross-section enlargement as by work supply 60 and at the outlet of the grille,

infolge starker Umlenkung der Relativströmung F i g. 2 das Eintrittslaufrad gemäß F i g. 1, jedochdue to strong deflection of the relative flow F i g. 2 the inlet impeller according to FIG. 1, however

erreicht. ' mit einem diesem nachgeschalteten Leitgitter,achieved. '' with a downstream guide grille,

Gemäß einem weiteren Merkmal soll dem strom- F i g. 3 den vorderen Triebwerksteil, wobei dasAccording to a further feature, the current F i g. 3 the front part of the engine, whereby the

abwärts der Brennkammer angeordneten Beschleuni- Eintrittslaufrad mit der ersten Stufe eines nachge-downstream of the combustion chamber arranged acceleration inlet impeller with the first stage of a downstream

gungsgitter ein Leitgitter vorgeschaltet sein. Die in 65 schalteten Verdichters gekoppelt ist, und das demsupply grille can be preceded by a guide grille. The compressor switched in 65 is coupled, and the dem

diesem erzeugte Umfangskomponente der Absolut- System Eintrittslaufrad—Verdichter entsprechendethis generated circumferential component of the absolute system inlet impeller compressor corresponding

geschwindigkeit soll so groß sein, daß die Absolut- Enthropie-Enthalpie-Diagramm,speed should be so great that the absolute-enthropy-enthalpy diagram,

geschwindigkeit am Laufradaustritt nach Umlenkung F i g. 4 ein Triebwerk, bei dem das Eintrittslaufradspeed at the impeller outlet after deflection F i g. 4 an engine in which the inlet impeller

mit einem der Brennkammer nachgeschalteten Beschleunigungsgitter gekoppelt ist, und das hierzu gehörige Entropie-Enthalpie-Diagramm,is coupled to an acceleration grid connected downstream of the combustion chamber, and for this purpose appropriate entropy-enthalpy diagram,

F i g. 5 ein Triebwerk, bei dem Eintrittslaufrad, Verdichter und ein der Brennkammer nachgeschaltetes Beschleunigungsgitter über eine Welle gekoppelt sind, wobei zur Anpassung des Triebwerkes an jeweilige Flugbedingungen verstellbare Klappen für die Strömung vorgesehen sind.F i g. 5 an engine with the inlet impeller, compressor and one downstream of the combustion chamber Accelerator grids are coupled via a shaft, whereby to adapt the engine to the respective Flight conditions adjustable flaps for the flow are provided.

■ In F i g. 1 ist eine erste Ausführung des Strömungseinlaufes eines erfindungsgemäßen Strahltriebwerkes gezeigt, der im wesentlichen aus einem Mantelrohr 2 und einem zentrisch in diesem Rohr angeordneten. Konoid 1 besteht. Das Konoid ragt mit seiner Spitze 1 a zur Verringerung der Eintrittsströmungsverluste in bekannter Weise weit über das vordere Ende 2 a des Mantelrohres 2 hinaus. An diesem Ende 2a ist im ringförmigen Einlauf kanal 3 a des Strömungskanals 3 ein Laufgitter 4 angeordnet, das um die Mittelachse 5 drehbar gelagert ist. Mit 6 sind Stoßfronten von sich am Einlauf ausbildenden schrägen Verdichtungsstößen bezeichnet.■ In F i g. 1 shows a first embodiment of the flow inlet of a jet engine according to the invention, which essentially consists of a jacket tube 2 and a tube arranged centrally in this tube. Conoid 1 consists. The conoid protrudes with its tip 1 a to reduce the inlet flow losses in a known manner far beyond the front end 2 a of the jacket tube 2. At this end 2a in the annular inlet channel 3 a of the flow channel 3, a playpen 4 is arranged, which is rotatably mounted about the central axis 5. With 6 shock fronts of oblique compression shocks forming at the inlet are referred to.

In F i g. 1 a ist der Schaufelplan des Eintrittslaufrades 4 mit den Geschwindigkeitsdreiecken vor und nach dem Laufrad dargestellt.In Fig. 1 a is the blade plan of the inlet impeller 4 with the speed triangles before and after the impeller.

Es bedeutet : - .It means : - .

absolute Geschwindigkeit,
Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades,
relative Strömungsgeschwindigkeit im Gitterkanal,
Machzahl (F i g. 2).absolute speed,
Peripheral speed of the impeller,
relative flow velocity in the grid channel,
Mach number (Fig. 2).

U = U =

W = W =

M =
Die Indizes bedeuten: M =
The indices mean:

0 — Zustand der ungestörten Anströmung vor0 - state of undisturbed flow

dem Konoid,the conoid,

1 == Zustand vor dem Laufgitter,
II = Zustand nach dem Laufgitter.1 == state in front of the playpen,
II = state after the playpen.

Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung gleicht derjenigen in Fi g. 1 weitgehend; lediglich ist dem Eintrittslaufrad 4 auf Grund stärkerer Krümmung der Laufschaufeln und damit einer sich ergebenden absoluten Strömungsgeschwindigkeit nach dem Laufrad, die eine Umfangskomponente besitzt, ein Leitgitter 7 nachgeschaltet. Die Krümmung der Leitschaufeln ist so eingerichtet, daß die Strömungsgeschwindigkeit Cm nach dem Leitgitter axial gerichtet ist. Mit 10 ist ein mit dem Eintrittslaufrad 4 antriebsmäßig verbundenes. Hilfsaggregat bezeichnet.The in F i g. The arrangement shown in FIG. 2 is similar to that in FIG. 1 largely; only is the inlet impeller 4 due to greater curvature of the rotor blades and thus a resulting absolute Flow velocity downstream of the impeller, which has a peripheral component, a guide grille 7 downstream. The curvature of the guide vanes is set up so that the flow velocity Cm is directed axially after the guide grille. At 10 is a drive connected to the inlet impeller 4. Designated auxiliary unit.

In F i g. 3 ist der vordere Teil eines Strahltriebwerks dargestellt, das einen Einlauf gemäß F i g. 2 besitzt. Die Bezeichnungen sind auch wie in F i g. 2 gewählt. Das Eintrittslaufrad 4 ist mit der ersten Stufe 8 eines Axialverdichters über eine Welle 9 fest verbunden. 11 sind weitere Rotoren des Axialverdichters, wobei IV den Zustand hinter dem Verdichter bezeichnet. Mit 12 ist eine dem Verdichter nachgeordnete Brennkammer bezeichnet. Die römischen Ziffern in der schematischen Triebwerkszeichnung entsprechen denen im dargestellten zugehörigen Entropie (j)-Enthalpie (/i)-Diagramm.
• Bei der in ■ F i g. 4 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine solche für sehr hohe Geschwindigkeitsbereiche (entsprechend M>2,5).In Fig. 3 shows the front part of a jet engine which has an inlet according to FIG. 2 owns. The designations are also as in FIG. 2 elected. The inlet impeller 4 is firmly connected to the first stage 8 of an axial compressor via a shaft 9. 11 are further rotors of the axial compressor, IV denoting the state behind the compressor. A combustion chamber downstream of the compressor is designated by 12. The Roman numerals in the schematic engine drawing correspond to those in the associated entropy (j) -enthalpy (/ i) diagram.
• In the case of the in ■ F i g. 4 is one for very high speed ranges (corresponding to M> 2.5).

Das Eintrittslaufrad 4 sitzt auf einer Welle 9a, die mittels einer während des Betriebes ein- und ausrückbaren Kupplung 13 mit der Welle 9b koppelbar ist, auf der ein der Brennkammer nachgeordnetes rotierendes Beschleunigungsgitter 14 sitzt. Das dem Eintrittslaufrad 4 nachgeschaltete Leitrad ist mit 7 bezeichnet, die Brennkammer mit 12. Dem der Brennkammer nachgeschalteten Beschleunigungsgitter 14 ist ein Leitrad 15 vorgeschaltet, in dem die axial gerichtete Strömung eine Umfangskomponente erhält. Die Indizes bedeuten:The inlet impeller 4 is seated on a shaft 9a, which can be coupled to the shaft 9b by means of a clutch 13 which can be engaged and disengaged during operation and on which a rotating acceleration grid 14 is located downstream of the combustion chamber. The stator downstream of the inlet impeller 4 is denoted by 7, the combustion chamber by 12. Upstream of the acceleration grille 14 downstream of the combustion chamber is a stator 15 in which the axially directed flow receives a circumferential component. The indices mean:

0 = Zustand der ungestörten Anströmung vor0 = condition of undisturbed flow before

dem Konoid,the conoid,

1 = Zustand vor dem Eintrittslaufrad,
II = Zustand nach dem Eintrittslaufrad,1 = state in front of the inlet impeller,
II = state after the inlet impeller,

III = Zustand nach dem Eintrittsleitrad, :
. IV = Zustand nach der Brennkammer = ZustandIII = state after Eintrittsleitrad:
. IV = state after the combustion chamber = state

vor dem Leitrad 15,in front of the idler 15,

V '= Zustand vor dem Beschleunigungsgitter 14, VI = Zustand nach dem Beschleunigungsgitier 14, VII = Zustand der Strömung nach dem Austritt aus dem Strahltriebwerk.V '= state before the acceleration grid 14, VI = state after the acceleration grid 14, VII = state of the flow after exiting the jet engine.

Im zugehörigen Entropie-Enthalpie-Diagramm sind die Indizes entsprechend eingetragen.The indices are entered accordingly in the associated entropy-enthalpy diagram.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Strahltriebwerk sind Eintrittslaufrad 4, Verdichter 8, 11 und eine der Brennkammer nachgeschaltete Turbine 16 auf einer gemeinsamen Welle 9 angeordnet. Zur Anpassung des Triebwerkes an verschiedene Einströmgeschwindigkeitsbereiche sind im Einlauf kanal verschwenkbare Klappen 17 und im Austrittskanal solche Klappen 18 vorgesehen, die die Strömung wahlweise zum Eintrittslaufrad oder durch einen Bypaßkanal am Eintrittslaufrad vorbeiführen bzw. zur Turbine oder an der Turbine vorbeiführen.In the case of the FIG. 5 jet engine shown are inlet impeller 4, compressor 8, 11 and one of the Turbine 16 connected downstream of the combustion chamber is arranged on a common shaft 9. To adapt of the engine to different inflow speed ranges are pivotable in the inlet channel Flaps 17 and such flaps 18 are provided in the outlet channel, the flow optionally to the inlet impeller or through a bypass channel past the inlet impeller or to the turbine or to the Bring the turbine past.

. Die Bewegung der Klappen 17 und 18 erfolgt so, daß bei Unterschall-Einströmgeschwindigkeiten das Eintrittslaufrad mittels der Klappen 17 verdeckt ist und somit die Strömung durch den Bypaßkanal geleitet wird, während die Klappen 18 den Weg zur Turbine freigeben. Bei Überschallanströmung des Triebwerks erfolgt die Schaltung umgekehrt, so daß die Strömung dann durch das Eintrittslaufrad und an der Turbine vorbeiführt. Zwischen diesen beiden Extremstellungen ist jede Zwischenstellung einschaltbar. . The movement of the flaps 17 and 18 takes place in such a way that at subsonic inflow velocities the The inlet impeller is covered by the flaps 17 and thus the flow through the bypass channel is conducted while the flaps 18 release the way to the turbine. With supersonic flow to the In the engine, the circuit is reversed, so that the flow then through the inlet impeller and on the turbine passes by. Any intermediate position can be selected between these two extreme positions.

Claims (14)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Für hohe Überschallanströmung geeignetes Strahltriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verzögerung der Überschallströmung im Einlauf kanal (3 α) des Strömungskanals (3) des Triebwerkes ein Eintrittslaufiad (4) als rotierendes Gitter angeordnet ist.1. Jet engine suitable for high supersonic flow, characterized in that that to delay the supersonic flow in the inlet channel (3 α) of the flow channel (3) of the Engine an inlet runner (4) is arranged as a rotating grid. 2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstimmung der Schaufelwinkel (Schaufeleintrittswinkel ßu Schaufelaustrittswinkel ßo) des Eintrittslaufrades (4), dessen Umfangsgeschwindigkeit (U) und der Verzögerung (AMr) der relativen Gitterströmung entsprechend der Formel2. Jet engine according to claim 1, characterized by a coordination of the blade angle (blade inlet angle ß u blade outlet angle ßo) of the inlet impeller (4), its peripheral speed (U) and the delay (AMr) of the relative grid flow according to the formula 3. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer vorhandenen Umfangskomponente der aus dem Eintrittslaufrad (4) austretenden Absolutströmung ein Leitgitter (7) nachgeschaltet ist, in dem die Strömung weiter verzögert und axial gerichtet wird.3. Jet engine according to claim 1, characterized in that in the case of an existing one Circumferential component of the absolute flow emerging from the inlet impeller (4) is a guide grille (7) is connected downstream, in which the flow is further delayed and directed axially. 4. Strahltriebwerk nach Anspruch 1 oder 3,4. jet engine according to claim 1 or 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittslaufrad (4) mit einem Hilfsaggregat (10) des Triebwerkes gekoppelt ist.characterized in that the inlet impeller (4) with an auxiliary unit (10) of the engine is coupled. 5. Strahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittslaufrad (4) mit einem im Triebwerk angeordneten Verdichter (8,11) gekoppelt ist.5. jet engine according to one or more of claims 1, 3 and 4, characterized in that that the inlet impeller (4) is coupled to a compressor (8, 11) arranged in the engine. 6. Strahltriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungskanal (3) des Triebwerkes verstellbare Klappen (18) vorgesehen sind, durch deren Verstellung der von der Brennkammer (12) des Triebwerkes austretende Gasstrahl wahlweise zu einer stromabwärts der Brennkammer (12) angeordneten, den Verdichter (8, 11) antreibenden Turbine (16) oder direkt zur Auslaßdüse (19) des Triebwerkes strömt.6. jet engine according to claim 5, characterized in that in the flow channel (3) of the Engine adjustable flaps (18) are provided, through the adjustment of which of the combustion chamber (12) the jet of gas emerging from the engine optionally to one downstream of the combustion chamber (12) arranged, the compressor (8, 11) driving turbine (16) or directly to the outlet nozzle (19) of the engine flows. 7. Strahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittslaufrad (4) mit einem stromabwärts der Brennkammer (12) angeordneten rotierenden Beschleunigungsgitter (14) gekoppelt ist.7. jet engine according to one or more of claims 1 and 3 to 5, characterized in that that the inlet impeller (4) is arranged with a downstream of the combustion chamber (12) rotating acceleration grid (14) is coupled. 8. Strahltriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem stromabwärts der Brennkammer angeordneten Beschleunigungsgitter (14) ein Leitgitter (15) vorgeschaltet ist.8. jet engine according to claim 7, characterized in that the downstream of the combustion chamber arranged acceleration grid (14) is preceded by a guide grid (15). 9. Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem stromabwärts der Brennkammer (12) angeordneten Beschleunigungsgitter (14) ein Leitgitter (nicht dargestellt) nachgeschaltet ist.9. jet engine according to claims 7 and 8, characterized in that the downstream the combustion chamber (12) arranged acceleration grille (14) a guide grille (not shown) is downstream. 10. Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 1, 310. Jet engine according to claims 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Strömungskanal (3) des Triebwerkes stromabwärts der Brennkammer (12) ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld anliegt, wodurch ein ionisiertes Strömungsmedium beschleunigt wird, wobei die Energie zum Aufbau dieses Feldes von einem vom EintrittslaftTrad (4) angetriebenen Generator erhalten wird.and 4, characterized in that the flow channel (3) of the engine downstream of the combustion chamber (12) an electric or electromagnetic one Field is applied, whereby an ionized flow medium is accelerated, wherein the Energy to build up this field is obtained from a generator driven by the inlet wheel (4) will. 11. Strahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf- und Leitschaufeln des im Einlaufkanal (3a) angeordneten Eintrittslaufrades (4) bzw. Leitgitters (7) verstellbar sind.11. Jet engine according to one or more of claims 3 to 10, characterized in that that the blades and guide blades of the inlet impeller (4) arranged in the inlet channel (3a) or guide grille (7) are adjustable. 12. Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf- und Leitschaufeln der der Brennkammer (12) nachgeschalteten Beschleunigungs- und Leitgitter (14, 15) verstellbar sind.12. Jet engine according to claims 7 to 9, characterized in that the rotor blades and guide vanes the acceleration and guide grids (14, 15) connected downstream of the combustion chamber (12) are adjustable. 13. Strahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kupplung (13) vorgesehen ist, mit der das Eintrittslaufrad (4) während des Betriebes mit anderen umlaufenden Teilen des Triebwerkes bzw. seiner Hilfsaggregate koppelbar oder von diesen entkoppelbar ist, z. B. mit dem Beschleunigungsgitter (14).13. Jet engine according to one or more of claims 1 and 3 to 12, characterized in that that at least one coupling (13) is provided with which the inlet impeller (4) during of the operation with other rotating parts of the engine or its auxiliary units can be coupled or can be decoupled from these, e.g. B. with the acceleration grid (14). 14. Strahltriebwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaufkanal (3a) verstellbare Klappen (17) angeordnet sind, mittels derer die eintretende Strömung nur bei Überschallströmung dem Eintrittslaufrad (4) zugeführt wird.14. Jet engine according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that that in the inlet channel (3a) adjustable flaps (17) are arranged, by means of which the entering Flow is only fed to the inlet impeller (4) with supersonic flow. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings 009 535/167009 535/167
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