Beschreibung

Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Triebwerk mit einem Zentrifugalverdichter und einer Ringbrennkammer.

Triebwerke mit einem Zentrifugalverdichter und einer Ringbrennkammer, bei denen Luft aus dem Zentrifugalverdichter in radialer Richtung nach außen geleitet wird und anschließend im Wesentlichen in umgekehrter Richtung zu der Ringbrennkammer umgelenkt wird, sind aus dem Stand der Technik weithin bekannt. Wie in der EP 2 737252 B1 beschrieben, ist hierbei der Zentrifugalverdichter typischerweise als einzige oder als letzte Verdichterstufe vorgesehen. Aus der Ringbrennkammer werden bei einer Verbrennung entstehende Verbrennungsgase (bezogen auf eine Triebwerksachse) in axialer Richtung einer Turbine zugeführt. Derart aufgebaute Triebwerke, insbesondere Gasturbinentriebwerke, zeichnen sich durch eine vergleichsweise kompakte Bauform aus. So lassen sich entsprechende Triebwerke typischerweise in axialer Richtung deutlich kürzer und leichter bauen.

Um die aus dem Zentrifugalverdichter kommende Luft in Richtung der Ringbrennkammer zu führen, ist zwischen dem Zentrifugalverdichter und der Ringbrennkammer eine Leitkanalanordnung vorgesehen, die in der EP 2 737 522 B1 auch als Leitschaufelsystem oder Leitschaufelanordnung bezeichnet ist. Diese Leitkanalanordnung dient insbesondere der Verzögerung der Strömung, typischerweise auf eine Machzahl von unter 0,2, sowie der Strömungsumlenkung. Während hierbei konventionelle Lösungen typischerweise eine Umlenkung der Luftströmung derart vorsehen, dass die aus der Leitkanalanordnung ausströmende Luft ausschließlich noch eine axiale Richtungskomponente aufweist, sieht die EP 2 737 252 B1 vor, dass über die Leitkanalanordnung umgelenkte Luft unter einem Ausströmwinkel, zum Beispiel von 20° bis quasi 90°, zur Triebwerksachse ausströmt. Aus der Leitkanalanordnung wird auf diese Weise Luft in ein die Brennkammer aufnehmendes Außengehäuse mit einem Drall eingeströmt. Die Leitkanalanordnung der EP 2 737 252 B1 lässt somit eine aus dem Zentrifugalverdichter kommende Luftströmung nicht entlang einer ausschließlich axial ausgerichteten Strömungsrichtung ausströmen, sondern mit einem vorgegebenen Ausströmwinkel (Restdrallwinkel), der beispielsweise zwischen 20° und quasi 90° liegt. In Kombination mit zusätzlich entlang einer zur Triebwerksachse geneigt orientierten Einspritzdüsen lässt sich damit auf Basis der in der EP 2 737 252 B1 vorgeschlagenen Lösung eine mit Blick auf die Verbrennung und die Abmessungen des Triebwerks vorteilhafte Drallströmung auch innerhalb des Brennraums der Brennkammer erzeugen.

Dennoch bietet auch die in der EP 2 737 252 B1 vorgeschlagene Lösung noch Raum für zusätzliche Verbesserungen. Dies gilt ebenso für vergleichbar aufgebaute Triebwerke mit einem Zentrifugalverdichter und einer Ringbrennkammer.

Vor diesem Hintergrund sieht die vorgeschlagene Lösung ein Triebwerk vor, das - neben einem Zentrifugalverdichter (Radialverdichter) und einer in einer Längsrichtung entlang einer Triebwerksachse nach dem Zentrifugalverdichter angeordneten Ringbrennkammer - eine zwischen dem Zentrifugalverdichter und der Ringbrennkammer angeordnete Leitkanalanordnung umfasst, die wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Leitkanalelementen umfasst. Diese unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen sind zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft mit unterschiedlichen Ausströmwinkeln (Drallwinkeln) zur Triebwerksachse vorgesehen und damit zu einer unterschiedlich starken Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft in eine um die Triebwerksachse weisende Umfangsrichtung.

Je nach Typ von Leitkanalelement ist damit ein verschieden großes Maß und damit ein unterschiedlicher Grad an Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft bezüglich der Triebwerksachse vorgegeben. Hierfür unterscheiden sich die unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen beispielsweise in ihren Abmessungen und/oder Geometrien, insbesondere hinsichtlich durch die Leitkanalelemente jeweils definierter Luftleitkanäle und Austrittsöffnungen. Unabhängig von dem Leitkanalelement soll hierbei die umgelenkte Luftströmung stets einen Strömungsanteil und damit eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung um die Triebwerksachse aufweisen. Einer Luftströmung aus einem Leitkanalelement einer Leitkanalanordnung gemäß der vorgeschlagenen Lösung wohnt somit stets ein Drall inne. Je nach Typ von Leitkanalelement ist hierbei jedoch ein unterschiedlich hoher Grad an Drall vorgesehen und mithin die jeweilige Luftströmung unterschiedlich stark in Umfangsrichtung umgelenkt. Die vorgeschlagene Lösung geht damit von dem Grundgedanken aus, über jede der wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen eine drallbehaftete Strömung zu erzeugen und dann beispielsweise in ein die Ringbrennkammer aufweisendes Außengehäuse des Triebwerks zu führen. Hierbei ist jedoch insbesondere die Strömungsrichtung je nach Typ gezielt unterschiedlich eingestellt. Hierüber lassen sich beispielsweise größere Druckunterschiede der zugeführten Luft in unterschiedlichen Zonen in und um die Ringbrennkammer vermeiden. Zudem lässt sich über brennkammerwandseitige Mischluftlöcher eine gleichmäßigere Zuführung von Luft in einen Brennraum der Ringbrennkammer erreichen.

Die Leitkanalanordnung ist somit - zum Bespiel analog zu der Lösung aus der EP 2 737 252 B12 - weiterhin zur Verzögerung der aus dem Zentrifugalverdichter stammenden Luftströmung (über jeweils als Diffusor ausgestaltete Leitkanäle der Leitkanalanordnung) und das Zuführen von Luft in ein Ringbrennkammer aufnehmendes Außengehäuse vorgesehen, sodass die Luft nachfolgend, bezogen auf die Triebwerksachse, radial nach innen einerseits teilweise in einen Brennraum der Brennkammer und andererseits an bezogen auf die Längsrichtung vorderen und hinteren Brennkammerwänden der Ringbrennkammer entlang geströmt. Während bisher bekannte Lösungen mit genau einem Typ von Leitkanalelementen die Luftströmung unter Umständen aber ungleichmäßig mithilfe des Außengehäuses in den Brennraum und an der Brennkammer entlang leiten, zielt die vorgeschlagene Lösung darauf, über unterschiedliche Typen von Leitkanalelementen der Leitkanalanordnung eine Vergleichmäßigung der Luftströmung zu erreichen und die aus dem Zentrifugalverdichter kommende Luft bereits bei Austritt aus der Leitkanalanordnung gezielter auf unterschiedliche Bereiche zu verteilen. Hierfür sind die unterschiedlichen Typen von Leitkanalelement vorgesehen, die jeweils für eine andere Art der Umlenkung, insbesondere für Umlenkungen der ausströmenden Luft mit unterschiedlichen Strömungsanteilen in Umfangsrichtung, ausgebildet sind.

Beispielsweise ist ein erster Typ der wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft derart ausgebildet, dass an wenigstens einer Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des ersten Typs eine Luftströmung entlang einer ersten Strömungsrichtung erzeugt wird, die, bezogen auf die Triebwerksachse, sowohl eine erste Richtungskomponente in Umfangsrichtung als auch eine Richtungskomponente in Längsrichtung umfasst. Ein zweiter Typ der wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen ist ferner dann zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft derart ausgebildet, dass an wenigstens einer Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des zweiten Typs eine Luftströmung entlang einer zweiten Strömungsrichtung erzeugt wird, die eine zweite Richtungskomponente in Umfangsrichtung umfasst, die größer ist als die erste Richtungskomponente der ersten Strömungsrichtung für ein Leitkanalelement des ersten Typs. Entlang der jeweiligen Strömungsrichtung strömt somit beispielsweise Luft jeweils in ein die Ringbrennkammer aufnehmendes Außengehäuse des Triebwerks, hierbei jedoch mit unterschiedlich ausgeprägten Richtungskomponenten und damit Anteilen in Umfangsrichtung. Die zweite Strömungsrichtung für aus der Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des zweiten Typs ausströmende Luft hat somit dann beispielsweise einen größeren Anteil in Umfangsrichtung als die erste Strömungsrichtung. Gegebenenfalls hat die Strömungsrichtung der Luftströmung aus einem Leitkanalelement des zweiten Typs zudem einen kleineren Anteil in Längsrichtung (axialer Richtung). Je nach Strömungsrichtung kann aus einem Leitkanalelement des ersten oder zweiten Typs der Leitkanalanordnung Luft gezielt(er) in unterschiedliche Bereiche eines die Ringbrennkammer umgebenden Gehäuseraums eingeströmt werden.

Die Ringbrennkammer weist typischerweise, bezogen auf die entlang der Triebwerksachse weisende Längsrichtung, eine vordere Brennkammerwand und eine hintere Brennkammerwand auf sowie eine die vorderen und hinteren Brennkammerwände verbindende Stirnseite. Über die Stirnseite gelangt Luft entlang einer radialen Einströmrichtung in den Brennraum der Ringbrennkammer. Über Mischluftlöcher an den vorderen und hinteren Brennkammerwänden wird wiederum zusätzliche Mischluft für die Verbrennung in den Brennraum geführt. Auch können brennkammerwandseitig Kühlöffnungen für die Erzeugung einer Kühlluftströmung vorgesehen sein.

Über die unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen können gezielter Bereiche an und im die Ringbrennkammer mit Luft aus der Leitkanalanordnung versorgt werden. Beispielsweise ist ein erster Typ der wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft zu der hinteren Brennkammerwand ausgebildet, während ein zweiter Typ der wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft zu der vorderen Brennkammerwand ausgebildet ist. Hierbei kann sich auch der vorstehend erläuterte Aspekt zunutze gemacht werden, bei dem je nach Typ von Leitkanalelement eine Luftströmung mit einer unterschiedlichen Strömungsrichtung erzeugt wird und insbesondere mit einem unterschiedlichen Anteil in Umfangsrichtung. In Kombination mit einer der Luftströmung aus dem Zentrifugalverdichter ohnehin innewohnenden und in radialer Richtung weisenden Richtungskomponente lässt sich zum Beispiel mit einer anteiligen stärkeren Ausrichtung in Umfangsrichtung eine Luftströmung aus einem Leitkanalelement erreichen, die effektiv im Bereich von 180° umgelenkt wird. Es ist damit eine Umlenkung deutlich stärker in Richtung einer vorderen Brennkammerwand erreichbar, als dies bei bisher üblichen Konstruktionen der Fall ist.

Beispielsweise ist ein Leitkanalelement des ersten Typs zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmende Luft in Richtung eines Zwischenraums ausgebildet, der zwischen der hinteren Brennkammerwand der Ringbrennkammer und einer Wandung eines Außengehäuses gebildet ist, das die Ringbrennkammer aufnimmt. Alternativ oder ergänzend kann ein Leitkanalelement des zweiten Typs zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft in Richtung eines (anderen) Zwischenraums ausgebildet sein, der zwischen einer hinteren Wandung der Leitkanalanordnung und der vorderen Brennkammerwand der Ringbrennkammer gebildet ist. Mithilfe der unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen wird somit Luft gezielt insbesondere in Richtung vorderer und hinterer Zwischenräume und damit an Brennkammerwänden der Ringbrennkammer entlang geleitet. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßigere Verteilung der aus dem Zentrifugalverdichter kommenden Luft und insbesondere eine verbesserte Einströmung von Luft in den Brennraum über brennkammerwandseitige Mischluftlöcher erreichen. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass bei entsprechender Gestaltung eines Leitkanalelements eines zweiten Typs für die Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft mit einer anteilig stärker in Umfangsrichtung ausgerichteten Strömungsrichtung eine im Bereich von 180° umgelenkte Luftströmung in einem die Ringbrennkammer aufnehmenden Außengehäuse erreichbar ist, die dann auch an einer hinteren Wandung der Leitkanalanordnung entlang radial nach innen geführt wird, und dies auch noch mit vergleichsweise geringen Strömungsverlusten.

Die Leitkanalelemente können grundsätzlich jeweils mindestens einen Luftleitkanal umfassen, insbesondere einen sich diffusorartig aufweitenden Luftleitkanal zur Verzögerung der Luftströmung. Ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements eines Typs und ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements eines anderen Typs weisen dann beispielsweise in einer Ausführungsvariante unterschiedliche Längen auf und/oder sind unterschiedlich stark in Umfangsrichtung gebogen. Dies schließt beispielsweise ein, dass ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements eines ersten Typs länger und in Umfangsrichtung schwächer gebogen ist als ein Luftleitkanal jedes anderen Typs der wenigstens zwei Typen von Leitkanalelementen. Ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements eines ersten Typs ist somit gegenüber einem Luftleitkanal eines Leitkanalelements eines anderen Typs mit einer größeren Länge ausgebildet, dafür aber mit einer kleineren Biegung, d. h. einem größeren Biegungsradius. Eine stärkere Biegung in Umfangsrichtung bei geringerer Länge resultiert dann bei einem Luftleitkanal beispielsweise in einer hiermit erzeugten Luftströmung, die stärker drallbehaftet und in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.

Ein Luftleitkanal weist jeweils wenigstens eine Austrittsöffnung auf, wobei in einer Ausführungsvariante eine Austrittsöffnung eines Luftleitkanals eines Leitkanalelements eines Typs bezogen auf die Triebwerksachse radial weiter außen angeordnet ist als eine Austrittsöffnung eines Luftleitkanals eines Leitkanalelements eines anderen Typs. Durch den radialen Versatz der Austrittsöffnungen lassen sich dabei nicht nur unterschiedliche Einströmbereiche besser definieren. Vielmehr kann über die radial versetzten Austrittsöffnungen auch die Strömungsrichtung variabler vorgegeben werden, ohne dass sich die (Teil-)Strömungen untereinander zu stark beeinflussen.

In einer Ausführungsvariante sind Leitkanalelemente unterschiedliche Typen entlang der Umfangsrichtung in einer vorgegebenen Abfolge an der Leitkanalanordnung vorgesehen. Dies schließt beispielsweise ein, dass auf eine bestimmte Anzahl von Leitkanalelementen eines Typs eine bestimmte Anzahl von Leitkanalelementen eines anderen Typs folgt. Beispielsweise kann jedes 2., 3. oder 4. Leitkanalelement unterschiedlichen Typs sein.

In einer Ausführungsvariante ist mit Blick auf eine effektive Vergleichmäßigung der Luftströmungen in ein die Ringbrennkammer umgebendes Außengehäuse vorgesehen, dass Leitkanalelemente eines ersten Typs und Leitkanalelemente eines zweiten Typs einander abwechselnd an der Leitkanalanordnung vorgesehen sind. Hier ist folglich in Umfangsrichtung jedes zweites Leitkanalelement unterschiedlich ausgebildet. Die Leitkanalelemente unterschiedlicher erster und zweiter Typen können hierbei beispielsweise an einem Umfang der Leitkanalanordnung gleichmäßig verteilt sein. Beispielsweise sind von jedem Typ von Leitkanalelement 10 bis 15 über einen Umfang gleichmäßig verteilt vorgesehen. Mit anderen Worten sind dann beispielsweise 10 bis 15 Leitkanalelemente eines ersten Typs und 10 bis 15 Leitkanalelemente eines zweiten Typs über den Umfang der Leitkanalanordnung gleichmäßig verteilt vorgesehen.

In einer Ausführungsvariante umfasst die Leitkanalanordnung wenigstens drei unterschiedliche Typen von Leitkanalelementen. Ein dritter Typ von Leitkanalelement kann hierbei beispielsweise zur Umlenkung aus dem Zentrifugalverdichter ausströmender Luft in Richtung einer Stirnseite der Ringbrennkammer ausgebildet sein. Vom ersten Typ über den dritten Typ zu dem zweiten Typ von Leitkanalelementen kann beispielsweise eine Umlenkung in Umfangsrichtung abnehmen, sodass eine Luftströmung aus einer Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des ersten Typs primär zu einer hinteren Brennkammerwand ausgerichtet ist, eine Luftströmung aus einer Austrittsöffnung aus einem Luftleitkanalelement des dritten Typs primär zur Stirnseite der Ringbrennkammer ausgerichtet ist und eine Luftströmung aus einer Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des zweiten Typs primär zu einer vorderen Brennkammerwand ausgerichtet ist.

In einer Ausführungsvariante weist die Leitkanalanordnung zwei unterschiedliche, erste und zweite Kanalbauteile auf. Ein Leitkanalelement des ersten Typs ist an dem ersten Kanalbauteil vorgesehen, insbesondere hieran ausgebildet, während sowohl ein Leitkanalelement des zweiten Typs als auch ein Leitkanalelement des dritten Typs (gemeinsam) an dem anderen, zweiten Kanalbauteil vorgesehen sind, insbesondere ausgebildet sind. Während somit ein erstes Kanalbauteil -v on gegebenenfalls mehreren ersten Kanalbauteilen - stets nur genau ein Leitkanalelement des ersten Typs integriert, integriert eine hiervon separiertes zweites Kanalbauteil - von gegebenenfalls mehreren zweiten Kanalbauteilen - zwei verschiedene Typen von Leitkanalelementen, nämlich sowohl ein Leitkanalelement des zweiten Typs als auch ein Leitkanalelement des dritten Typs.

Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass an einem radial äußeren Ende des zweiten Kanalbauteils unterschiedliche Leitkanalabschnitte für die verschiedenen Luftleitkanäle der Leitkanalelemente des zweiten und dritten Typs vorgesehen sind. Das zweite Kanalbauteil definiert somit beispielsweise einen gemeinsamen Leitkanalabschnitt für beide Leitkanalelemente des zweiten und dritten Typs. An diesen gemeinsamen Leitkanalabschnitt schließt sich ein Endstück an, in dem zwei unterschiedliche Leitkanalabschnitte definiert sind, sodass eine Aufteilung der aus dem gemeinsamen Leitkanalabschnitt kommenden Luftströmung auf zwei separate Luftleitkanäle für die Leitkanalelemente des zweiten und dritten Typs erfolgt. Innerhalb des zweiten Kanalbauteils ist somit eine Aufteilung der aus dem gemeinsamen Leitkanalabschnitt kommenden Luftströmung auf zwei Teilströme vorgesehen. So hat sich gezeigt, dass über ein einzelnes zweites Kanalbauteil beispielsweise vergleichsweise einfach zwei kürzer und stärker gebogen ausgebildete Luftleitkanäle für Leitkanalelemente eines zweiten und dritten Typs ausgebildet werden können. Hierüber werden dann zwei Luftströmungen erzeugt, die stärker in Richtung einer vorderen Brennkammerwand und der Stirnseite der Ringbrennkammer ausgerichtet sind, während über ein erstes Kanalkauteil mit längerem und eine geringere Biegung aufweisendem Luftleitkanal eine weniger stark drallbehaftete Luftströmung für eine hintere Brennkammerwand erzeugt wird. An dem zweiten Kanalbauteil können in diesem Zusammenhang zueinander (bezogen auf die Triebwerksachse) radial beabstandete Austrittsöffnungen für die zwei verschiedenen Leitkanalelemente ausgebildet sein. So ist dann beispielsweise eine Austrittsöffnung für ein Leitkanalelement des zweiten Typs radial zu einer Austrittsöffnung für ein Leitkanalelement des dritten Typs beabstandet. Dies schließt insbesondere ein, dass eine Austrittsöffnung für ein Leitkanalelement des zweiten Typs (und hier dann beispielsweise für die Erzeugung einer Luftströmung zu der vorderen Brennkammerwand) radial weiter innenliegend vorgesehen ist als eine Austrittsöffnung eines Leitkanalelements des dritten Typs.

Die vorgeschlagene Lösung umfasst ferner auch ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug, mit einer Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Triebwerks.

Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.

Hierbei zeigen:

Figur 1A ausschnittsweise und mit Blick entlang einer Triebwerksachse eine erste Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung mit einer zwei einander abwechselnde Typen von Leitkanalelementen aufweisenden Leitkanalanordnung zur Umlenkung einer aus einem Zentrifugalverdichter stammenden Luftströmung zu einer Ringbrennkammer;

Figur 1 B die Ausführungsvariante der Figur 1A ausschnittsweise und in einer

Schnittansicht mit exemplarischer Einblendung der auf die unterschiedlichen Leitkanalelemente zurückzuführenden Luftströmungen;

Figur 2A in mit der Figur 1A übereinstimmender Ansicht eine weitere

Ausführungsvariante mit drei unterschiedlichen Typen von Leitkanalelementen, von denen zwei Typen von Leitkanalelementen an einem gemeinsamen Kanalbauteil vorgesehen sind;

Figur 2B in mit der Figur 1A übereinstimmender Ansicht die

Ausführungsvariante der Figur 2A; Figur 3 eine Schnittansicht einer Brennkammeranordnung für die mit den

Figuren 1A bis 2B dargestellten Ausführungsvarianten unter ausschnittsweiser Darstellung eines stromauf der Leitkanalanordnung vorgesehenen Zentrifugalverdichters und einer stromab der Ringbrennkammer vorgesehenen Turbine;

Figur 4 in mit den Figuren 1 B und 2B übereinstimmender Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Leitkanalanordnung unter Veranschaulichung der dort mit einem einzigen Typ von Leitkanalelement erzeugbaren Luftströmung.

Die Figur 3 zeigt in Schnittansicht einen Teil eines Triebwerks, bei dem als letzte oder einzige Verdichterstufe ein Zentrifugalverdichter 1 mit einem Radial- oder Zentrifugalverdichterlaufrad 10 vorgesehen ist. Von dem Zentrifugalverdichter 1 verdichtete Luft gelangt über eine Leitkanalanordnung 2 in ein Außengehäuse 3, in dem eine Ringbrennkammer 5 aufgenommen ist. Die Ringbrennkammer 5 ist dabei in einer Längsrichtung L entlang einer Triebwerksachse 9 nach dem Zentrifugalverdichter 1 angeordnet. Das Zentrifugalverdichterlaufrad 10 rotiert um diese Triebwerksachse 9.

Die aus dem Zentrifugalverdichter 1 austretende Luft wird über die Leitkanalanordnung 2 umgelenkt und verzögert, sodass die Luft in einen Gehäuseraum des Außengehäuses 3 mit einer Strömungsrichtung eintritt, die eine Richtungskomponente in axialer Richtung und damit in Längsrichtung L aufweist. Über eine Innenwandung des Außengehäuses 3 wird die Strömung radial nach innen zu der Ringbrennkammer 5 geleitet. Hierdurch gelangt Luft in einen Brennraum 5A der Ringbrennkammer 5, in der über einen Umfang der Ringbrennkammer 5 verteilt Einspritzdüsen 4 angeordnet sind. Diese Einspritzdüsen 4 sind folglich entlang einer Umfangsrichtung u an der Ringbrennkammer 5 nebeneinander angeordnet.

Mithilfe der Einspritzdüsen 4 kann jeweils eine Flamme 50 erzeugt werden, sodass über die in dem Brennraum 5A stattfindende Verbrennung und die hierbei entstehenden Verbrennungsgase eine Hochdruckturbine 3 um die Triebwerksachse 9 zur Erzeugung von Schub angetrieben werden kann. Die Verbrennungsgase werden dabei aus dem Brennraum 5A über Turbinenleitschaufeln 6 in Längsrichtung L zu der Hochdruckturbine 7 geleitet. Für die drehbare Lagerung der Hochdruckturbine 7 um die Triebwerksachse 9 ist eine Turbinenwelle 8 vorgesehen. Die aus der Leitkanalanordnung 5 stammende Luft wird einerseits an einer Stirnseite der Brennkammer 5 entlang einer Radialrichtung r nach innen in den Brennraum 5A geleitet. Ferner sind an vorderen und hinteren Brennkammerwänden der Brennkammer 5 in an sich bekannter Weise Mischluftlöcher vorgesehen, um zusätzliche Mischluft in den Brennraum 5A einströmen zu lassen.

Entsprechend der aus der EP 2 737 252 B1 bekannten Lösung kann über die Leitkanalanordnung 2 eine Umlenkung der aus dem Zentrifugalverdichter 1 ausströmenden Luft derart erfolgen, dass entsprechend der vergrößerten Schnittansicht der Figur 4 an einer Austrittsöffnung 20 der Leitkanalanordnung jeweils eine Luftströmung in das Außengehäuse 3 hinein erzeugt wird, die anteilig sowohl in Umfangsrichtung u als auch in axialer Richtung und damit in Längsrichtung L ausgerichtet ist. Die in das Außengehäuse 3 Luft wird somit mit einem vorgegebenen Drall eingeströmt, was für die Strömungsführung und Verbrennung von Vorteil sein kann, insbesondere kombiniert mit eventuell um einen bestimmten Winkel geneigt zur Triebwerksachse 9 ausgerichteten Einspritzdüsen 4. Mittelachsen A einer Einspritzdüsen 4 können hierfür um einen bestimmten Winkel, von zum Beispiel 30° bis 40°, zu einer durch die Triebwerksachse 9 verlaufenden Meridianebene geneigt sein.

Unabhängig von der Orientierung der Einspritzdüsen 4 weist eine aus jeder Austrittsöffnung 20 der Leitkanalanordnung 2 ausströmende Luftströmung f _M einen Ausströmwinkel größer als 0° auf und ist damit nicht nur in Längsrichtung L ausgerichtet. Über die Gestaltung des Außengehäuses 3 und den in der Luftströmung fM gezielten eingestellten respektive aufrechterhaltenen (Rest-) Drall ergeben sich in dem Gehäuseraum des Außengehäuses 3 und insbesondere um die Ringbrennkammer 5 herum wenigstens zwei primäre (Teil-) Luftströmungen f _Mi und f _M 2. Die eine Luftströmung f _Mi transportiert hierbei vornehmlich Luft in einen Zwischenraum Z2, der entsprechend der Schnittansicht der Figur 4 zwischen einer hinteren Brennkammerwand 5.3 der Ringbrennkammer 5 und einer Innenwand des Außengehäuses 3 vorhanden ist. Über die andere Luftströmung f _M 2 wird wiederum zumindest ein Teil der aus dem Zentrifugalverdichter stammenden Luft in einen Zwischenraum Z1 transportiert, der zwischen einer vorderen Brennkammerwand 5.2 und einer hinteren Wandung der Leitkanalanordnung 2 definiert ist. Diese Luftströmung f _M 2 resultiert aus einer gehäusebedingten vornehmlich axialen Umlenkung im Bereich von 180°, sodass mit der Luftströmung f _M 2 Luft zunächst über eine die vorderen und hinteren Brennkammerwände 5.2, 5.3 miteinander verbindende radial außen liegende Stirnseite 5.1 der Ringbrennkammer 5 hinweg geführt wird, bevor sie den vorderen Zwischenraum Z1 erreicht. Über die Stirnseite 5.1 soll zudem Verbrennungsluft in den Brennraum 5A gelangen. Gleichzeitig soll sowohl über Mischluftlöcher in der vorderen Brennkammerwand 5.2 als auch über Mischluftlöcher in der hinteren Brennkammerwand 5.3 zusätzliche Mischluft in den Brennraum 5A einströmen. Mit der aus dem Stand der Technik bekannte Lösung mit einer Leitkanalanordnung 2 entsprechend der Figur 4 mit genau einem Typ von Leitkanalelement 2 für die Verzögerung und Umlenkung der aus dem Zentrifugalverdichter 1 aus strömenden Luft ergibt sich unter Umständen eine vergleichsweise ungleichmäßige Verteilung der Luft um die Ringbrennkammer 5.

Hier schafft die vorgeschlagene Lösung Abhilfe, zu der mögliche Ausführungsvarianten anhand der Figuren 1A-1 B und 2A-2B veranschaulicht sind.

Bei der Ausführungsvariante der Figuren 1A und 1 B sind an der Leitkanalanordnung 2 entlang der Umfangsrichtung u einander abwechselnd unterschiedliche Typen von Leitkanalelementen 2A und 2B vorgesehen, die eine aus dem Zentrifugalverdichter 1 kommende Luftströmung unterschiedlich stark in Umfangsrichtung u umlenken. Die Figur 1A zeigt dabei die Leitkanalanordnung 2 mit Blick entlang der Triebwerksachse 9, während die Figur 1 B eine Schnittansicht zeigt.

Ein erstes Leitkanalelement 2A und damit ein Leitkanalelement eines ersten Typs für die primäre Luftströmung f _M ist bei der Leitkanalanordnung 2 der Figuren 1 A und 1 B analog zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Leitkanalanordnung 2 gemäß Figur 4 ausgestaltet. Über eine oder mehrere Austrittsöffnungen 20A eines solchen Leitkanalelements 2A tritt die Luftströmung fM also entlang einer Strömungsrichtung aus, die Richtungskomponenten sowohl in Umfangsrichtung u als auch in Längsrichtung L umfasst. Hierfür sind beispielsweise an dem sich diffusorartig aufweitenden und sich radial nach außen erstreckenden Leitkanalelement 2A respektive in einem hiermit definierten Luftleitkanal Leitschaufeln oder Austrittsleiträder vorgesehen.

Im Unterschied zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist bei der Ausführungsvariante der Figuren 1A und 1 B nun aber jedes zweite Leitkanalelement 2B abweichend ausgestaltet. Eine Austrittsöffnung 20B dieses Leitkanalelements 2B eines zweiten Typs liegt einerseits radial weiter innen als eine Austrittsöffnung 20A eines Leitkanalelement 2A des ersten Typs. Ferner ist ein hierin definierter, sich diffusorartig aufweitender Luftleitkanal kürzer ausgebildet und stärker in Umfangsrichtung u gebogen. Eine über dieses Kanalleitelement 2B des zweite Typs erzeugte (sekundäre) Luftströmung f2 weist somit anteilig eine größere Strömungskomponente entlang der Umfangsrichtung u auf. Dies führt in Kombination mit einer der Strömung aus dem Zentrifugalverdichter 1 bereits innenwohnenden radialen Strömungskomponente zu einer Umlenkung der an der Austrittsöffnung 20B des zweiten Leitkanalelements 2B ausströmenden Luft im Bereich von 180° (vergleiche Schnittansicht der Figur 1 B).

Es hat sich gezeigt, dass durch die Ausbildung eines kürzeren und stärker in Richtung der Umfangsrichtung u gebogenen Luftleitkanals in einem Leitkanalelement 2B eines zweiten Typs eine Umlenkung der aus dem Zentrifugalverdichter 1 ausströmenden Luft im Bereich von 180° erreichen lässt und hierbei die verzögerte, umgelenkte Luftströmung dann im Wesentlichen radial nach innen strömt und dabei vor allem an der vorderen Brennkammerwand 5.3 entlang. Eine Luftströmung f _M mit den hieraus resultierenden (Teil-)Luftströmungen f _Mi und f _M 2 aus einem Leitkanalelement 2A eines ersten Typs ist somit stärker in Richtung des zweiten, hinteren Zwischenraums Z2 gerichtet, der zwischen der hinteren Brennkammerwand 5.3 und einer Innenwand des Außengehäuses 3 vorliegt, als Luftströmung f2 aus einer Austrittsöffnung 20B eines Leitkanalelement 2B des zweiten Typs. Die Luftströmung f2 aus einer Austrittsöffnung 20B eines Leitkanalelement 2B des zweiten Typs ist vor allem in Richtung des ersten, vorderen Zwischenraum Z1 zwischen einer hinteren Wandung der Leitkanalanordnung 2 und der vorderen Brennkammerwand 5.2 gerichtet. Durch die einander abwechselnde Anordnung der unterschiedlichen Leitkanalelemente 2A und 2B wird somit eine gleichmäßigere Aufteilung der aus dem Zentrifugalverdichter 1 kommenden Luft insbesondere über die vorderen und hinteren Brennkammerwände 5.2 und 5.3 der Ringbrennkammer 5 erreicht.

Bei der Weiterbildung der Figuren 2A und 2B ist zusätzlich ein dritter Typ von Leitkanalelement 2C in der Leitkanalanordnung 2 vorgesehen. Dieser dritte Typ Leitkanalelement 2C ist vorliegend an ein und demselben Kanalbauteil 201 der Leitkanalanordnung 2 ausgebildet wie ein Leitkanalelement 2B des zweiten Typs. Während also bei der Ausführungsvariante der Figuren 1A und 1 B entlang der Umfangsrichtung u einander abwechselnde Kanalbauteile 200 und 201 für jeweils genau einen Typ von Leitkanalelement 2A oder 2B vorgesehen sind, wechseln sich bei der Ausführungsvariante der Figuren 2A und 2B Kanalbauteile 200 und 201 entlang der Umfangsrichtung u ab, von denen ein (erstes) Kanalbauteil 200 jeweils für ein Leitkanalelement 2A des ersten Typs und ein abweichend gestaltetes (zweites) Kanalbauteil 201 jeweils sowohl für ein Leitkanalelement 2B des zweiten Typs und ein Leitkanalelement 2C des dritten Typs vorgesehen sind. An dem (zweiten) Kanalbauteil 201 für die Leitkanalelemente 2B, 2C des zweiten und dritten Typs ist jeweils ein gemeinsamer Leitkanalabschnitt vorgesehen, der an einem radial äußeren Endstück eines jeden Kanalbauteils 201 eine von dem Zentrifugalverdichter 1 kommende Luftströmung auf zwei unterschiedliche Luftleitkanäle aufteilt. Jeder dieser Luftleitkanäle ist Teil des einen oder anderen Leitkanalelements 2B oder 2C. Während ein Luftleitkanal für ein Leitkanalelement 2B des zweiten Typs an einer Austrittsöffnung 20B des Kanalbauteils 201 endet, endet der andere Luftleitkanal des anderen Leitkanalelement 2C des dritten Typs an einer anderen Austrittsöffnung 20C, die radial zu der Austrittsöffnung 20B des Leitkanalelements 2B des zweiten Typs versetzt ist. Vorliegend liegt dann beispielsweise die Austrittsöffnung 20B für ein Leitkanalelement 2B des zweiten Typs in Radialrichtung r weiter innen als eine Austrittsöffnung 20C eines Leitkanalelement 2C des dritten Typs. Eine oder mehrere Austrittsöffnungen 20A eines Leitkanalelements 2A des ersten Typs liegen wiederum jeweils radial am weitesten außen.

Wie insbesondere anhand der Schnittansicht der Figur 2B näher veranschaulicht ist, wird über die Leitkanalelemente 2A, 2B und 2C der drei unterschiedlichen Typen noch eine stärkere Aufteilung und Ausrichtung der mit der Leitkanalordnung 2 erzeugten Luftströmungen erreicht. So ist ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements 2C des dritten Typs zwar weiterhin kürzer ausgebildet als ein Luftleitkanal eines Leitelements 2A des ersten Typs, jedoch ist der Luftleitkanal eines Leitkanalelements 2C des dritten Typs weniger stark in Umfangsrichtung u gebogen als ein Luftleitkanal eines Leitkanalelements 2B des zweiten Typs. Über ein Leitkanalelement 2C des dritten Typs wird derart eine (ebenfalls drallbehaftete) Fluidströmung fa in den Gehäuseraum des Außengehäuses 3 erzeugt, die jedoch stärker in Richtung der radial äußeren Stirnseite 5.1 der Ringbrennkammer 5 ausgerichtet ist.

Über die unterschiedlichen umfangsseitig einander abwechselnd angeordneten Leitkanalelemente 2A, 2B oder 2A, 2B, 2C einer Leitkanalanordnung 2 lässt sich aus dem Zentrifugalverdichter 1 ausströmende Luft einerseits nicht nur verzögern, sondern auch zielgerichteter umlenken, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Luft in und insbesondere um die Ringbrennkammer 5 erreichbar ist. Dies gestattet dann auch eine bessere Steuerung und Beeinflussung der Luftströmungen mit Blick auf die unterschiedlichen Reaktionszonen innerhalb des Brennraums 5A der Ringbrennkammer 5. Bezugszeichenliste

1 Zentrifugalverdichter

10 Zentrifugalverdichterlaufrad

2 Leitkanalanordnung

2A, 2B, 2C Leitkanalelement

20 Austrittsöffnung

20A, 20B, 20C Austrittsöffnung

200, 201 Kanalbauteil

3 Außengehäuse

4 Einspritzdüse

5 Ringbrennkammer

5.1 Stirnseite

5.2 Vordere Brennkammerwandung

5.3 Hintere Brennkammerwandung

50 Flamme

5A Brennraum

6 T urbinenleitschaufel

7 Hochdruckturbine

8 Turbinenwelle

9 T riebwerkachse

A Mittelachse der Einspritzdüse f2, f3 (sekundäre) Luftströmung flVI, f|VI1, fM2 (primäre) Luftströmung

L Längsrichtung r Radialrichtung u Umfangsrichtung

Z1, Z2 Zwischenraum