DE2748378C2 - Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-Verhältnisses - Google Patents
Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-VerhältnissesInfo
- Publication number
- DE2748378C2 DE2748378C2 DE2748378A DE2748378A DE2748378C2 DE 2748378 C2 DE2748378 C2 DE 2748378C2 DE 2748378 A DE2748378 A DE 2748378A DE 2748378 A DE2748378 A DE 2748378A DE 2748378 C2 DE2748378 C2 DE 2748378C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- engine
- bypass
- thrust
- flow
- gas turbine
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
- F02K3/077—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type the plant being of the multiple flow type, i.e. having three or more flows
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/38—Introducing air inside the jet
- F02K1/386—Introducing air inside the jet mixing devices in the jet pipe, e.g. for mixing primary and secondary flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmischvorrichtung (46) einen das stromabwärtige Ende des
Kerntriebwerks (12) umgebenden Gehäusering (47) aufweist, der
- von diesem einen solchen radialen Absiand hat, daß er den einem Bypass-Verhältnis von etwa zwei entsprechenden
Teil der duah die Bypass-Düse (50) strömenden Luft einfängt und
fur die gemischte Strömung eine gemeinsame Schubdüse (50) bildet
2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusering (47) der Abgasmischvorrichtung
(46) stromabwärts der Bypass-Düse (30) angeordnet ist.
3. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dsr Gehäusering (47) der Abgasmisch vorrichtung
(46) mit seinem stromaufwärtigen Ende in die Bypass-Düse (30) einsteht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-Verhältnisses gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Gasturbinentriebwerk ist aus der US-PS 36 73 803 bekannt.
Gasturbinentriebwerke mit großem Bypass-Verhältnis haben gezeigt, daß sie einen größeren Wirkungsgrad
und eine größere Leistungsfähigkeit als ihre Turbostrahl-Gegenstücke haben, und zwar insbesondere bei Unterschall-Transportanwendungen.
Bei Triebwerken dieser Art ist ein Kerntriebwerk-Gasgenerator von einem konzentrischen
ringförmigen Bypasskanal umgeben, der relativ kalte Luft führt, die von einem stromaufwärtigen
Gebläse verdichtet wurde. Das Bypass-Verhältnis eines solchen Turbogebläsetriebwerks wird durch das Maß der
durch den Bypasskanal strömenden Luft im Vergleich zu der durch das Kerntriebwerk strömenden Luft
bestimmt. Die kürzlich entwickelten, kommerziell erhältlichen Turbogebläsetriebwerke mit großem Bypassverhältnis
haben Bypassverhältniswerte in der Größenordnung von 4 bis 7 : 1. Im allgemeinen strömen der Bypass-Strom
und der Kernstrom durch separate, konzentrische Ringdüsen, um zwei additive Vorschubkomponenten
zu erzeugen. Bei einigen modernen Triebwerken werden zwei Ströme miteinander gemischt, und die Mischung
strömt durch eine gemeinsame Düse, da erkannt worden ist, daß auf diese Weise ein Antriebsvorschubvorteil
erzielbar ist. Um sicherzustellen, daß die konzentrischen Ströme wirksam gemischt werden, müssen sie vor dem
Austritt durch eine Abgasdüse durch eine Abgasmischvorrichtung geleitet werden.
Das mit solchen Mischern verbundene Problem besteht darin, daß die Vorschubvorteile vielfach durch Vergrößerung
der Systemkosten, der Kompliziertheit und des Gewichts (ein wesentlicher Konstruktionsgesichtspunkt
bei Flugzeugen) aufgehoben werden. Frühere Bemühungen bzw. Versuche im Zusammenhang mit
Mischerkonstruktionen für Gebläse-Gasturbinentriebwerke großen Bypass-Verhältnisses konzentrierten sich
auf Systeme, bei denen im wesentlichen die gesamten Bypass- und Kerntriebwerksströme gemischt wurden. Für
typische Turbogebläsetriebwerke mit Bypass-Verhältnissen von 4 oder mehr wurden die Mischer so schwer und
die Druckverluste, wie diejenigen aufgrund des Reibwiderstandes und des Mischens, so groß, daß diese Maßnahmen
zur Schub- und Leistungsfähigkeitssteigerung fallen gelassen wurden.
Die Suche nach einem größeren Wirkungsgrad und einer verbesserten Leistungsfähigkeit wurde jedoch fortgesetzt,
als die Flugzeuge größer und für längere Strecken geplant wurden. Es sei an dieser Stelle kurz daraufhingewiesen,
daß eine Schubsteigerung von 1% einem Schub von 227 kp (500 Ib) bei einem Triebwerk der 22 700 kp
(50000 Ib) Schubklasse entspricht. Wenn somit für eine gegebene Schubhebeleinstellung ein größerer Schub
erzielt werden kann oder wenn umgekehrt derselbe Schub bei einer kleineren Schubhebeleinstellung erzielbar
ist, können sich bedeutende Einsparungen bezüglich der Treibstoffkosten ergeben. Deshalb ist die Suche zum
Auffinden auch kleiner Verbesserungen und Gewinne bezüglich des Triebwerkgesamtschubes sehr wichtig.
Diese Verbesserungen müssen jedoch sowohl vom mechanischen, als auch vom ökonomischen bzw. wirtschaftliehen
Gesichtspunkt praktisch sein. Es werden beispielsweise heute Tausende von Gasturbinentriebwerken
betrieben, von denen viele ein großes Bypass-Verhältnis aufweisen. Vorzugsweise sollte jede Verbesserung nur
mit kleineren, preiswerten Modifikationen dieser bestehenden Triebwerke verbunden sein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gebläse-Gasturbinentriebwerk der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten,
daß mit einfachen und gewichtsparenden Mitteln ein optimierter Wirkungsgrad erhalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Die nnit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Wahl des BvDass-
Die nnit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Wahl des BvDass-
Verhältnisses von etwa zwei zu große, zu schwere und somit ineffektive Abgasmischvorrichtungen vermieden
werden, da größere B ypass-Verhältnisse als etwa zwei zwar höhere Schub werte erbringen, aber nur unter Inkaufnahme
von mehr Gewicht, Strömungswiderstand und Kosten, die den Vorteil höherer Schubwerte im wesentlichen
kompensieren.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 in einer schematischen, teilv/eise geschnittenen Ansicht ein typisches bekanntes Gebläse-Gasturbinentriebwerk
großen Bypass-Verhältnisses,
F i g. 2 in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen dem Schub bei gemischten
Strömen und dem Schub bei getrennten Strömen von dem Bypass-Verhältnis für verschiedene Temperatur- ι ο
Verhältnisse des Kerntriebwerks und der Bypass-Ströme,
Fig. 3 ein Gasturbinentriebwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 4 in einer vergrößerten Ansicht ein Gasturbinentriebwerk gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
Fi g. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Gebläse-Gasturbinentriebwerk 10 mit großem Bypass-Verhältnis. Dieses
Triebwerk weist allgemein ein Kerntriebwerk (oder einen Gasgenerator) 12, ein Gebläse 14 mit einer Stufe
von drehbaren Gebläseschaufeln 15 und eine Niederdruck-Gebläseturbine 16 auf, die über eine Welle 18 mit
dem Gebläse 14 verbunden ist. Das Kerntriebwerk 12 enthält einen Axialstromkompressor 20 mit einem Rotor
22. Im Betrieb strömt Luft in den Einlaß 24. um zunächst von dem Gebläse 14 verdichtet zu werden. Ein erster
Teil dieser verdichteten Luft gelangt in den Gebläsebypasskanal 26, der zum Teil von dem Kerntriebwerk 12 und
einem umgebenden Gebläsemantel 28 begrenzt wird. Die Bypassluft strömt dann durch eine Gebläsedüse 30,
um den Hauptteil des Antriebsvorschubs zu bilden. Ein zweiter Teil der verdichteten Luft gelangt in den Kerntriebwerkseinlaß
32, wird von dem Axialstromkompressor 20 weiter verdichtet und strömt dann in einen Brenner
34, wo Treibstoff verbrannt wird, um hochenergetische Verbrennungsgase zu bilden, die eine Turbine 36
antreiben. Diese wiederum treibt den Rotor 22 über eine Welle 38 in der für ein Gasturbinentriebwerk üblichen
Weise an. Die heißen Verbrennungsgase treiben dann die Gebläseturbine 16 an, die ihrerseits das Gebläse 14
antreibt. Der Rest des Schubes wird durch den Austritt von Verbrennungsgasen durch eine Kerntriebwerksdüse
40 erzeugt, die zum Teil von einem Düsenmittelkörper 42 begrenzt wird.
Wie es zuvor erwähnt wurde, ist das Bypass-Verhältnis als das Verhältnis der durch den Bypasskanal 26 strömenden
Luft zu der durch den Einlaß 32 in den Kernkompressor 20 eintretenden Luft definiert. In bekannter
Weise steigt die Schubleistung eines Gebläse-GaeUirbinentriebwerks allgemein direkt anteilig zu seinem
Bypass-Verhältnis, und heutige Triebwerke mit großem Bypass-Verhältnis können Bypass-Verhältnisse in der
Größenordnung von 4 bis 7 : 1 haben. Wenn beispielsweise ein Bypass-Verhältnis von 6 angenommen wird,
führt die Luftstromaufteilung dazu, daß etwa 15% des Schubes an der Kerntriebwerk-Schubdüse 40 und 85% des
Schubes an der Gebläsebypasskanal-Düse 30 erzeugt werden.
Es wurde festgestellt, daß beim Mischen des Bypass-Stroms mit dem heißen Gasstrom des Kerntriebwerks
und beim Ausstoßen der Mischung durch eine gemeinsame Düse eine Steigerung des Triebwerkschubes erzielt
werden kann. Triebwerke dieser Art enthalten eine Abgasmischvorrichtung mit in Umfangsrichtung gewelltem
Querschnitt (daisv mixer). Ein solcher Mischer ist in der US-PS 33 77 804 beschrieben. Wenn solche Mischer in
Gebläse-Gasturbinentriebwerken mit Bypass-Verhältnissen von 4 oder mehr benutzt werden, kann nur ein Teil
des Gebläsebypass-Stroms wirksam mit dem Heißgasstrom des Kerns gemischt werden, und zwar wegen des
schnell ansteigenden Mischergewichts und der Systemdruckabfälle, wenn Mischwirkungsgrade von mehr als
70% angestrebt werden. (Da der Mischvorgang niemals ideal verläuft, ist der Mischwirkungsgrad als das Verhältnis
des tatsächlichen Schubgewinns zum idealen Schubgewinn definiert.) Wenn es mit anderen Worten bei
Triebwerken mit sehr großem Bypass-Verhältnis erwünscht ist, den gesamten Bypass-Strom mit dem gesamten
Kernstrom zu mischen, muß der Mischer sehi groß sein, und zwar wegen der zu überspannenden großen Bypassringhöhe.
Dieses führt zu größeren Druckverlusten und auch zu einem sehr schweren Mischer. Somit werden
die Schubverbesserungen durch Gewichtserhöhungen und vergrößerte Druckverluste aufgehoben. Deshalb
sind kleinere Mischer, die nur kleinere Mengen des Bypass-Stroms mischen können, besser geeignet.
In Fig. 2 ist in graphischer Form das Verhältnis zwischen dem Schub bei gemischten Abgasströmen sowie
dem Schub bei getrennten Abgasströmen als Funktion des Bypassverhältnisses für verschiedene Temperaturverhältnisse
des Kerntriebwerkstroms sowie des Bypass-Stroms dargestellt. Die Ordinate stellt das Verhältnis
zwischen dem Schub Fmix beim Mischen der Abgasströme eines Gasturbinentriebwerks (und beim Leiten durch
eine gemeinsame Düse) und der Summe Fsep der Schübe der getrennten Ströme dar. Die Abszisse stellt das
Bypassverhältnisjö der gemischten Ströme dar (das heißt das Maß des tatsächlich gemischten Teils des Bypass-Stroms
geteilt durch das Maß des Kerntriebwerk-Heißgasstroms). Die Kurven zeigen Linien konstanter Temperaturverhältnisse,
womit das Verhältnis der Gesamttemperatur des Kerntriebwerk-Heißgasablaßstroms zu derjenigen
des Bypassstroms gemeint ist. Je größer dieses Temperaturverhältnis ist, desto größer ist der Schubgewinn
aufgrund eines Mischens bei einem gagebenen Wert des Bypassverhältnissesß. Fig. 2 enthält nicht die
Einflüsse der Druckverluste aufgrund des Mischvorgangs und basiert auf einem 100% Mischwirkungsgrad.
Es seien nunmehr die folgenden Beziehungen in einem typischen Gebläse-Gasturbinentriebwerk betrachtet:
Fse„ Wcort Vcm + Wbp Vbp Vcm /
Hierin bedeuten W„„ ein Maß für den Kerntriebwerksstrom, Wbp ein Maß für den Bypassstrom, Vcore die
Geschwindigkeit des Kerntriebwerkstroms, Vbp die Geschwindigkeit des Bypassstroms und Vmix die Geschwindigkeit
der gemischten Ströme.
Da die Fluidgeschwindigkeit durch die Quadratwurzel der Gesamt- bzw. Betriebstemperatur (T) des Stroms
approximiert werden kann, führt die Gleichung (1) zu folgendem Ausdruck:
—
=
Y+ß)\ JZ
Ferner gilt:
IO
IO
w τ + w τ τ W
w τ
T ~ "run-'»in· T " bn ' hli _ 'nirr "qiri· L "mir 'ion-J
'"" M/ Λ- W
W
Γ ~ =i '
'""■ L1
Hieraus ergibt sich:
-Zk-]
-Zki_ ~ L Cüri J (4)
-Zki_ ~ L Cüri J (4)
' * ore l ' .P
Für ein repräsentatives Gebläse-Gasturbinentriebwerk mit einem Bypass-Verhältnis von 4 und einem Wert
TbptT,mc= 1/2,8 fiihren die Ausdrücke (2) und (4) zu einem Verhältnis F^yFj,.,,= l,0279(siehePunkt A,Fig. 2).
Somit könnte eine gesamte Schubverbesserung von 2,79% erzielt werden. Diese Zahl ist bedeutend höher, wie
abgeschätzt werden kann, wenn keine realen Umwelteinflüsse, wie ein Stauwiderstand (ram drag), eingeschlossen
bzw. berücksichtigt werden.
In Fig. 2 ist in klarer Weise die interessante Tatsache dargestellt, daß alle Temperaturverhältniskurven bei
einem Bypass-Verhältnis von etwa 2 einen Maximalwert erreichen, wobei dieses für alle praktischen Temperaturverhältnisbereiche
gilt. Dementsprechend ist in Fig. 3 ein Triebwerk 10' dargestellt, das demjenigen aus
F i g. 1 ähnelt und das jedoch nach der vorliegenden Erfindung abgewandelt ist, um die zuvor genannte Erscheinung
vorteilhaft auszunutzen. Dabei wird ein Teil des Bypass-Stroms, entsprechend einem Bypass-Verhältnis
von 2, nach dem Austritt aus der Gebläsedüse 30 von einem Einlaß 44 einer Abgasmischvorrichtung 46 eingefangen,
die zum Teil von einem Gehäusering 47 umgeben ist, der mit radialem Abstand zum Kerntriebwerk 12
angeordnet ist. Der Bypass-Strömungsteil wird mit den Verbrenungsgasen des Kerntriebwerks in der Abgasmischvorrichtung
46 gemischt, die in Umfangsrichtung gewellte Leitkörper 48 aufweist. Die sich ergebende
Gasmischung wird nach hinten durch eine gemeinsame Düse 50 ausgestoßen, die zum Teil von einem etwas
modifizierten Mittelkörper 52 begrenzt wird, um einen höheren Antriebsschub zu erzeugen. Die Abgasmischvorrichtung
46 kann auch als ein Hybrid-Mischer bezeichnet werden, da eine Mischung einer in die gewellten
Zeitkörper 48 eintretenden Bypass-Strömung und eines Bypass-Strömungsteils erfolgt, der die Leitkörper 48 in
der für ein Gasturbinentriebwerk üblichen Weise im Bypass umströmt.
Wenn andererseits ein herkömmliches Misch-Strömungssystem angewendet würde (mit dem Ziel einer
Mischung des gesamten Bypass-Stroms mit dem Kerntriebwerks-Strom), würde sogar bei einem Mischwirkungsgrad
von 70% ein höherer Schubgewinn realisiert werden, da ein beträchtlich größerer Teil des Stroms
gemischt würde (vielleicht dreimal so viel). Jedoch würde ein Teil dieses Nutzens bzw. Vorteils verloren gehen
durch das vergrößerte Systemgewicht und durch die größeren inneren Druckverluste. Die kleinere Abgasmischvorrichtung
46 gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung erzeugt im wesentlichen dieselbe
resultierende Schubvergrößerung nach Kompensation der inneren Verluste, jedoch erfolgt dieses ohne die
großen Gewichtserhöhungen und ohne große Veränderungen des gesamten Triebwerksystems. Die gewellten
Leitkörper 48 können leicht an bestehende Triebwerke angebaut werden, beispielsweise durch Anschrauben an
den rückwärtigen Rahmen 56 des Niederdruckturbinenrotors 54. Der rückwärtige Rahmen 56 bildet in bekannter
Weise eine tragende Abstützung Tür die hintere Seite des Niederdruckturbinenrotors und ist eine praktische
Hautpstütze für die Wellkörper 48.
Der Gehäusering 47 wird in passendem Abstand zu dem Triebwerkskem 12 durch mehrere aerodynamisch
geformte Streben 58 gehalten, die vorzugsweise an dem rückwärtigen Rahmen 56 der Niederdruckturbine angebracht
sind. Da der aus der Düse 30 austretende Bypass-Strom im Überschallbereich liegt, ist der Gehäusering
47 an seinem vorderen Rand mit einem Überschalleinlauf 44 versehen, um die einem Bypass-Verhältnis von 2
entsprechende Bypass-Strommenge einzufangen. Die innere Oberfläche 60 des Gehäuseringes und die äußere
Oberfläche 62 des Kerntriebwerks 12 sind so geformt bzw. gestaltet, daß der mit hoher Mach-Zahl in den Einlauf
44 eintretende Bypass-Strom auf eine Mach-Zahl vorzugsweise im Unterschallbereich gestreut bzw. gesenkt
wird, die für ein Mischen mit dem Unterschall-Heißgasstrom des Kerntriebwerks geeignet ist.
Im Zusammenhang mit den Oberflächen 60 und 62 wurde bei bisherigen Mischern und Kem-Mittelkörperkonstruktionen
entweder eine konstante oder eine konvergierende Flächenverteilung benutzt, um eine abrißfreie
Strömung sicherzustellen. Somit waren Mittelkörper, wie beispielsweise der Mittelkörper4 in Fig. 1, relativ
groß und schwer. Es kann theoretisch gezeigt werden, daß der Druckverlust durch den Mischer verringert
wird, wenn die Strömung gestreut, jedoch nicht abgelöst wird. Wenn jedoch eine Trennung auftritt, sind die Verluste
größer als diejenigen, die in einem beschleunigenden Strom (konvergierende Fläche) auftreten. Konstrukteure
waren in der Vergangenheit nicht gewillt, ein solches Risiko einzugehen, da keine genauen Methoden zum
zuverlässigen Bestimmen der komplexen Mischerdurchgänge ohne Ablösung zur Verfugung standen. Jedoch
können heutige Methoden eine solche Aufgabe lösen und zu kleineren sowie leichteren Mittelkörpern, wie dem
Mittelkörper 52 in Fig. 3, sowie zu leistungsfähigeren Mischern führen.
Das Triebwerk gemäß Fig. 3 hat einen weiteren bedeutsamen Vorteil gegenüber einem mit einem großen
Bypassverhältnis ausgebildeten Triebwerk, dessen Gebläsemantel sich vollständig nach hinten erstreckt und das
mit einem vollständigen bzw. Vollringmischer ausgebildet ist. Insbesondere werden die Strömungswiderstandsbelastungen,
die im Flug aufgrund des Gehäuserings 47, entstehen, direkt durch das tragende Hauptelement der
M ischvorrichtung, dem Rahmen des Kerntriebwerks, über den rückwärtigen Rahmen 56 der Turbine aufgenommen.
Demgegenüber würde bei einem verlängerten Rumpf die Schubbelastung auf das Triebwerk an der Haupthalterung
des Triebwerks aufgenommen, die gewöhnlich gegenüber dem Schubzentrum des Triebwerks versetzt
ist. Hierdurch würden zusätzliche Biegemomente sowie zugeordnete Biegebelastungen und Ablenkungen an
dem Triebwerk entstehen. Diese zusätzlichen Biegebelastungen und Ablenkungen treten nicht bei dem Triebwerk
gemäß F i g. 3 auf, bei dem der Gehäusering 47 und die Leitkörper 48 von dem Kerntriebwerk getragen werden,
da die zugeordneten Belastungen gleichförmig um den Umfang des Triebwerks auf das Triebwerk übertragen
werden, wodurch die gesamte reaktive Schubkraft an dem Triebwerk reduziert wird und ein Triebwerkhauptschubträger
mit geringerer Fertigkeit möglich ist.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, wo nur die Abgasmischvorrichtung
des Triebwerks vergrößert gezeigt ist. Es ist ein Triebwerk mit einem relativ kürzeren Kerntriebwerk-Gasgenerator
64 und dem Mantel 28 dargestellt. Hierbei erstreckt sich der Gehäusering 47 nach vorne in das hintere Ende
des Mantels 28, und zwar allgemein konzentrisch hierzu. Somit wird der Ultraschallstrom in dem Bypasskanal in
zwei Teile geteilt, wobei ein Teil durch die Gebläsedüse 66 mit Überschallgeschwindigkeit austritt und der
übrige Teil mit einem Bypassverhältnis von 2 in bezug auf das Kerntriebwerk mit Unterschallgeschwindigkeit in
den Einlauf 44 eintritt. Bei dieser Konfiguration ist die für die Mischvorrichtung erforderliche Diffusionsgröße
beträchtlich kleiner als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, da der Mischerbypass-Strom bei Unterschallgeschwindigkeit
statt bei Überschallgeschwindigkeit vor dem Gebläsedüsenaustritt aufgenommen wird.
Ein derartiger Aufbau verliert einige ihrer Vorteile, wenn ein Kerntriebwerk-Gasgenerator großer Länge benutzt
wird. Da die Mantellänge größer ist, ergibt sich ein größeres Gewicht. Auch muß die äußere Verkleidung des
Kerntriebwerks so abgeändert werden, daß sie mit dem Gehäusering 47 zusammenpaßt, um eine passende
innere Flächenverteilung zu erzeugen, und die normalerweise im hinteren Ende des Mantels 28 angeordneten
Gebläseschubumkehrer (nicht dargestellt) müssen geändert werden. Im Ergebnis geht der Vorteil eines einfachen
»Anschraubens« bestehender Triebwerke zumindest teilweise verloren. Somit ist das Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 3 bei einem Kerntriebwerk relativ großer Länge bevorzugt.
Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise ergibt sich aus Fig. 2, daß das
optimale Bypass-Verhältnis für die Abgasmischvorrichtung nicht für alle Temperaturverhältniswerte exakt 2
beträgt. Wenn von einem Bypass-Verhältnis von etwa zwei gesprochen wird, so ist hiermit gemeint, daß auch
kleine Abweichungen von einem Wert zwei ohne weiteres möglich sind. Ferner können viele Methoden zum
Anbringen der Abgasmischvorrichtung an einem Gebläse-Gasturbinentriebwerk mit großem Bypass-Verhältnis
verwendet werden. Die beschriebene Montage an dem rückwärtigen Rahmen der Niederdruckturbine ist lediglich
ein Beispiel für eine solche Anbringung. Ferner sind gleichermaßen asymmetrische, wie auch achsensymmetrische
Düsen verwendbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-Verhältnisses mit
- einem Kerntriebwerk,
- einem eine Ummantelung aufweisenden Gebläse, das verdichtete Luft zum einen Teil einer zwischen
der Ummantelung und dem Gehäuse des KernCriebwerks gebildeten Bypass-Düse und zum anderen
Teil dem Kerntriebwerk, in welchem zum Erzeugen eines Heißgasstroms eine Verbrennung von Brennstoff
erfolgt, zuführt, und
- einer insbesondere einen in Umfangsrichtung gewellten Querschnitt aufweisenden Abgasmischvorrichtung,
in der die Abgase des Korntriebwerks mit einem Teil der durch die Bypass-Düse strömenden
Luft vermischt werden,
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/737,786 US4142365A (en) | 1976-11-01 | 1976-11-01 | Hybrid mixer for a high bypass ratio gas turbofan engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2748378A1 DE2748378A1 (de) | 1978-05-11 |
DE2748378C2 true DE2748378C2 (de) | 1986-08-14 |
Family
ID=24965319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2748378A Expired DE2748378C2 (de) | 1976-11-01 | 1977-10-28 | Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-Verhältnisses |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4142365A (de) |
JP (1) | JPS5377914A (de) |
CA (1) | CA1099119A (de) |
DE (1) | DE2748378C2 (de) |
FR (1) | FR2369429A1 (de) |
GB (1) | GB1576953A (de) |
IT (1) | IT1087804B (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2165892B (en) * | 1984-10-22 | 1988-10-26 | Gen Electric | Variable cycle engine |
US5076049A (en) * | 1990-04-02 | 1991-12-31 | General Electric Company | Pretensioned frame |
US6178740B1 (en) * | 1999-02-25 | 2001-01-30 | The Boeing Company | Turbo fan engine nacelle exhaust system with concave primary nozzle plug |
US6651929B2 (en) * | 2001-10-29 | 2003-11-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Passive cooling system for auxiliary power unit installation |
US20040156739A1 (en) * | 2002-02-01 | 2004-08-12 | Song Shihong Gary | Castable high temperature aluminum alloy |
US8340779B2 (en) * | 2003-08-29 | 2012-12-25 | Medtronic, Inc. | Percutaneous flat lead introducer |
BRPI0809261A8 (pt) * | 2007-03-23 | 2015-12-08 | Flodesign Wind Turbine Corp | Turbina de vento com misturadores e eletores |
US7762057B2 (en) * | 2007-06-05 | 2010-07-27 | The Boeing Company | Internal mixing of a portion of fan exhaust flow and full core exhaust flow in aircraft turbofan engines |
US8726665B2 (en) * | 2007-06-05 | 2014-05-20 | The Boeing Company | Internal mixing of a portion of fan exhaust flow and full core exhaust flow in aircraft turbofan engines |
US8393158B2 (en) | 2007-10-24 | 2013-03-12 | Gulfstream Aerospace Corporation | Low shock strength inlet |
US9527594B2 (en) * | 2012-04-24 | 2016-12-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Condenser with recirculation air mixer |
EP3564507B1 (de) * | 2013-03-04 | 2022-04-13 | Raytheon Technologies Corporation | Gasturbinenmotoreinlass |
US9631542B2 (en) * | 2013-06-28 | 2017-04-25 | General Electric Company | System and method for exhausting combustion gases from gas turbine engines |
US9574518B2 (en) | 2014-06-02 | 2017-02-21 | The Boeing Company | Turbofan engine with variable exhaust cooling |
US10151217B2 (en) | 2016-02-11 | 2018-12-11 | General Electric Company | Turbine frame cooling systems and methods of assembly for use in a gas turbine engine |
US20180216576A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-08-02 | General Electric Company | Supersonic turbofan engine |
US20210262416A1 (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-26 | General Electric Company | Turbofan engine with core exhaust and bypass flow mixing |
GB202205345D0 (en) * | 2022-04-12 | 2022-05-25 | Rolls Royce Plc | Engine parameters |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR997262A (fr) * | 1945-06-27 | 1952-01-03 | Perfectionnements apportés aux appareils du genre des propulseurs à reaction | |
GB712633A (en) * | 1952-07-22 | 1954-07-28 | Rolls Royce | Improvements relating to gas-turbine engines |
US2726091A (en) * | 1953-05-22 | 1955-12-06 | Louis P Topar | Tool holder |
US2979900A (en) * | 1957-11-12 | 1961-04-18 | United Aircraft Corp | Ducted fan flameholder |
FR1481950A (fr) * | 1965-12-13 | 1967-05-26 | Bertin & Cie | Perfectionnements apportés aux dispositifs d'éjection de gaz |
US3377804A (en) * | 1966-06-13 | 1968-04-16 | Gen Electric | Flow mixers particularly for gas turbine engines |
US3673803A (en) * | 1969-10-06 | 1972-07-04 | Rohr Corp | Method and apparatus for suppressing the noise of a fan-jet engine |
US3664455A (en) * | 1971-03-15 | 1972-05-23 | Rohr Corp | Twisted vane sound suppressor for aircraft jet engine |
BE791058A (fr) * | 1971-11-08 | 1973-03-01 | Boeing Co | Moteurs a taux de derivation accru ou variable |
FR2228949B1 (de) * | 1973-05-08 | 1977-02-11 | Snecma | |
US3972349A (en) * | 1974-06-20 | 1976-08-03 | United Technologies Corporation | Variable ratio bypass gas turbine engine with flow diverter |
US4010608A (en) * | 1975-06-16 | 1977-03-08 | General Electric Company | Split fan work gas turbine engine |
-
1976
- 1976-11-01 US US05/737,786 patent/US4142365A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-10-10 GB GB42089/77A patent/GB1576953A/en not_active Expired
- 1977-10-21 CA CA289,274A patent/CA1099119A/en not_active Expired
- 1977-10-28 FR FR7732597A patent/FR2369429A1/fr active Granted
- 1977-10-28 IT IT29115/77A patent/IT1087804B/it active
- 1977-10-28 DE DE2748378A patent/DE2748378C2/de not_active Expired
- 1977-11-01 JP JP13034477A patent/JPS5377914A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1576953A (en) | 1980-10-15 |
FR2369429A1 (fr) | 1978-05-26 |
FR2369429B1 (de) | 1984-07-13 |
DE2748378A1 (de) | 1978-05-11 |
JPS6132494B2 (de) | 1986-07-28 |
JPS5377914A (en) | 1978-07-10 |
IT1087804B (it) | 1985-06-04 |
US4142365A (en) | 1979-03-06 |
CA1099119A (en) | 1981-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2748378C2 (de) | Gebläse-Gasturbinentriebwerk großen Bypass-Verhältnisses | |
DE69414963T2 (de) | Bläsertriebwerk mit Verminderung des Bugwiderstands und der Infrarotabstrahlung | |
EP3098426B1 (de) | Adaptives flugzeugtriebwerk | |
DE69311190T2 (de) | Kühlsystem für eine Gasturbine | |
DE2506500C2 (de) | Turbofan-Triebwerk | |
DE2454054C2 (de) | Einwelliges Grundtriebwerk für Zweistrom-Gasturbinentriebwerke | |
DE2813667A1 (de) | Flaechenvariabler bypassinjektor fuer ein zyklusvariables doppelbypass- gasturbogeblaesetriebwerk | |
DE3804906A1 (de) | Antriebsvorrichtung fuer luftfahrzeuge | |
DE3015154A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum steuern der geblaesekanalstroemung in einem gasturbinen-triebwerk | |
DE2539362C2 (de) | Einrichtung zum Vermindern der Ausbreitung des aus dem rohrförmigen Lufteinlaßkanal eines Gasturbinentriebwerks austretenden Schalls in einer bestimmten Richtung | |
DE2623764A1 (de) | Schubverstellduese fuer geraeuscharmes turbogeblaese-triebwerk und verfahren zum betrieb desselben | |
DE2726522A1 (de) | Gasturbinentriebwerk und verfahren zum betreiben desselben | |
DE3304417A1 (de) | Flugtriebwerk | |
DE2801374A1 (de) | Gasturbinentriebwerk mit heckgeblaese | |
DE102021202106A1 (de) | Düsenabgassystem mit variabler fläche mit integriertem schubumkehrer | |
DE1426423C3 (de) | Gasturbinenstrahltriebwerk in Dreistrom- und Mehrwellenbauart | |
DE3520726A1 (de) | Abgasmischer fuer ein mantelstrom-gasturbinenflugtriebwerk | |
DE3924464C2 (de) | Ringförmige Brennkammer | |
DE2412242C2 (de) | Mantelstromtriebwerk | |
DE102020115579A1 (de) | Gasturbinentriebwerk mit hocheffizientem fan | |
DE1526812C3 (de) | Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk fur Flugzeuge | |
DE3606286A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum steuern des kuehlmittelstroemungsflusses in einer nachbrennerauskleidung | |
DE8915860U1 (de) | Strahltriebwerk | |
DE2327244A1 (de) | Brennergehaeuse und kuehlstruktur | |
DE1526813A1 (de) | Gasmischanlage fuer Turbotriebwerke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN |