2. československá socIALISTICKÁ
REPUBLIKA
ina, 46 g, 203
Vydáno 15. září 1961 Vyloženo 15. října 1960 $
p - 1 č. 100800 PATENTNI SPIS č. 1008
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Ing. GERHARD
GÜTTER, DRÁŽĎANY (NDR)
Dvouproudý turbinový motor
Přihlášeno 14. srpna 1959 (Pv 4744-59).
Platnost patentu od 14. srpna 1959 ; - Právo přednosti od 23. července
1959 (Německá demokratická republika)
Vynález se týká dvouproudého turbinového motoru pro letadla.
Celkový tah turbinového vzduchového proudového motoru při letu závisí na vteřinovém
průtočném množství vzduchu a na rychlosti výstupního proudu; jakož i na rychlosti letadla.
Zvětšením průtočného množství vzduchu se při stejné rychlosti výstupního proudu a letadla
zvětší úměrně i tah motoru. Toto zvětšení vteřinového průtočného množství vzduchu vyžaduje
však nežádoucí zvětšení konstrukce celého motoru. Tah, popřípadě účinnost pohonu lze však
zvětšit i bez těchto závad zmenšením rychlosti výstupního proudu a zvětšením vteřinového
průtočného množství. Toho se dosáhne odběrem energie proudu " odpadních plynů uvnitř
motoru. Odebraná energie se použije ke zvětšení průtočného množství vzduchu. Tyto výhody
má známý dvouproudový turbinový tryskový motor, u něhož se přídavný vzduch odebírá z
ovzduší přídavným kompresorem, poháněným mechanicky samostatnou přídavnou turbinou,
zařazenou za hlavní turbinou, a přidává se k proudu spalin. Přídavný kompresor je umístěn v
kanálu, upraveném kolem přídavné turbiny, a je tvořen jedním stupněm. Na
špičkách lopatek přídavné turbiny je upevněn krycí pás, na němž jsou uspořádány
lopatky přídavného kompresoru. Vzduch se přidává ke spalinám v tahové trysce nebo
na jejím kónci. Přídavný kompresor bývá většinou vytvořen jako nadzvukový. Dále je
znám dvouproudový turbinový motor, u něhož je za hlavní 20 turbínou upravena
dvoustųpňová protiběžná turbina s kompresorovými lopat
kami, upevněnými na lopatkách turbinových.

4. 50
2 100800
Uspořádání turbiny a kompresoru nad sebou má však různé závady. Přídatné průtočné
množství vzduchu nelze zvolit libovolně. Je omezeno maximál
nimi hodnotami vnějšího průměru a počtu otáček přídavného kompresoru, určo
vanými vysoce namáhaným turbinovým kotoučem. Vzhledem k omezení počtu. otáček může
turbina zpracovat pouze poměrně malý tepelný spád. U samostatné nezávislé turbiny nastávají
určitá kolísání počtu otáček. Počet otáček je proto třeba vzhledem ke kompresorovým lopatkám,
upraveným na lopatkách turbinových, stanovit tak nízký, aby při zvětšení počtu otáček nebylo
překročeno přípustné namáhání turbinového kotouče a kompresorových lopatek odstředivou
silou. Při uspořádání turbinových a kompresorových lopatek nad sebou nastává mezi nimi
přechod tepla, čímž se zhorší účinnost kompresoru. Další snížení účinnosti kompresoru je
způsobeno potížemi při utěsnění mezi kanálem pro spaliny a kanálem pro přídavný vzduch na
místě, přerušeném nad sebou uspořádanými turbinovými a kompresorovými lopatkami. Krycí
pás, uspořádaný na vrcholech turbinových lopatek, má sice labyrinty na místě přivráceném k
mezistěně, úplného utěsnění však nelze v praxi dosáhnout, takže spaliny s vyšším tlakem
mohou vniknout do podtlakové strany kompresoru.
Kromě toho je uložení samostatné turbiny s kompresorovými lopatkami uspořádanými na
turbinových lopatkách složité, ježto podpěry ložisek musí být. vedeny horkým kanálem na
spaliny.
Vytvoříli se přídavný kompresor k dosažení velkého průtočného množství vzduchu jako
nadzvukový, je zapotřebí zdlouhavého návrhu a vyzkoušení. Kromě toho musí být lopatky z
tenkých profilů zhotoveny z nesnadno obrábitelné za tepla pevně oceli a při provozu s
částečným zatížením je účinnost malá. Vzhledem k nad sebou uspořádaným turbinovým a.
kompresorovým lopatkám musí být radiální vůle mezi kompresorovými lopatkami a
kompresorovou skříní upravena vzhledem ke zvětšenému působení odstředivé síly velká, což
má nepříznivý vliv na účinnost.
Se zmenšením rychlosti výstupního proudu nastávå u známých dvouprou
dových turbinových vzduchových proudových motorů kromě zvětšení tahu též zmenšení
hluku výstupního proudu. Toto zmenšení však není tak velké, aby
při použití letadel s dvouproudými turbinovými motory v hustě obydlených oblastech bylo možno
upustit od použití zařízení ke tlumení hluku.
Účelem vynálezu je proto vytvoření dvouproudého turbinového motoru, u kterého by byly
tyto závady odstraněny a zejména byly poměr průtočných množství, poměr tlaků mezi spalinami
a přídavným vzduchem a počet otáček a počet stupňů přídavného kompresoru optimálně
zvolitelné ve velkém rozsahu bez omezení, způsobovaných konstrukcí nebo podmíněných
pevností materiálu, přičemž by též odpadala zvláštní zařízení k tlumení hluku.
Podle vynálezu se toho dosáhne tím, že u dvouproudého turbinového motoru, u něhož se
přídavný vzduch odebírá z ovzduší za hlavní turbinou přídavným kompresorem, poháněným

5. mechanicky nezávislou přídavnou turbinou zařazenou za turbinou hlavní, a přidává do proudu
spalin, je přídavný kompresor uspořádán odděleně ve smyslu proudění za přídavnou turbinou
na jejím hřídeli, přičemž bezprostředně za přídavnou turbinou je umístěn prstencovitý přídavný
sběrný prostor, s nímž jsou spojeny trubky, dosahující až ke skříni přídavného kompresoru a
probíhající šikmo směrem ven; mezi těmito trubkami jsou uspořádány šikmo dovnitř probíhající
trubky, které vycházejí z prstence k zachycování vzduchu, upraveného na skříni přídavné
turbiny a na čelní straně otevřeného, a které vyúsťují do prstencového sběrného prostoru,
uspořádaného před přídavným kompresorem.
Vzhledem k uspořádání přídavného kompresoru na hřídeli přídavné turbiny není již
třeba se ohlížet na přídavné zatížení turbinového kotouče velkou : odstředivou silou.
Turbina může proto běžet větším počtem otáček, takže ze spalin lze odebírat více
energie a zároveň lze zvětšit přídavné průtočné množPři práci motoru odebírá hlavní
kompresor 1 vzduch z ovzduší a přivádí

7. 100
110
120
130
3
ství vzduchu a tím i celkové vteřinové průtočné množství celého motoru. Radiální vůle přídavné
turbiny a přídavného kompresoru mohou zůstat v normálních mezích. Zároveň se dosáhne
rozdělením vlastní tahové trysky v jednotlivé trubky a přídavným přiváděním studeného vzduchu
zevnitř k proudu spalin tak značného zmenšení hluku, že není již třeba přídavných zařízení ke
tlumení hluku ami při použití u letadel, přilétávajících do hustě osídlených oblastí nebo
přelétávajících takové oblasti, ježto mezi jednotlivými trubkami prospaliny může prostupovat
okolní vzduch a směšovat se rychle se spalinami a. krcmě toho celý proud spalin je přidáváním
chladného vzduchu zevnitř rozšiřován, přičemž se s tímto vzduchem rovněž rychle mísí a
rychlost proudu se příslušně zmenšuje. - - -
Přídavný kompresor může být vytvořen jako podzvukový a může mít více stupňů. Tím je
umožněno co nejdalekosáhlejší přizpůsobení komprescru daným poměrům a lopatky mohou být
zhotoveny ze snadno obrábitelného lehkého kovu.
Přídavná turbina a přídavný kompresor mohou být uloženy letmo na společném hřídeli. Tím
odpadají zvláštní podpěry ložisek, které by musely být vedeny horkým spalinovým kanálem.
Jako nosiče ložiska lze použít trubkového tělesa, upraveného mezi přídavnou turbinou a
přídavným kompresorem soustředně s jejich společným hřídelem, vytvořeného s průměrem
plynule se do středu zmenšujícím a na obou koncích opatřeného ložiskem, takže ložiska musí
být utěsněna labyrinty nebo podobně a chráněna před tepelným zářením pouze nasvé straně,
obrácené k přídavné turbině, popřípadě přídavnému kompresoru.
Přímý přechod tepla k ložiskovému nosiči se znemožní, spojíli se trubkové těleso na svém
největším průměru pevně s trubkami, vedoucími přídavný vzduch, a na svém konci, obráceném
ke kompresoru, pevně s prstencovitým sběrným prostorem, upraveným před přídavným
kompresorem, takže odpadají požadavky na tepelnou pevnost ložiskového nosiče. -
Zvláštní výhodou vynálezu je okolnost, že přídavnou turbinu a přídavný kompresor lze spolu s
křižujícími se trubkami vytvořit jako přístavný agregát, . . takže již stávající turbinové motory
určité velikosti lze dodatečně přestavit na dvouproudé turbinové motory. . . Příklad provedení
dvouproudého turbinového motoru podle vynálezu je znázorněn schematicky na připojeném
výkresu v obr. 1 v podélném řezu, v obr. 2 v dílčím řezu a v obr. 3 v perspektivním pohledu.
Dvouproudý turbinový motor podle vynálezu sestává v podstatě z hlavního kompresoru 1,
spalovací komory 2, hlavní turbiny 3 jakož i na této hlavní turbině 3 mechanicky nezávislé
přídavné turbiny 4 a za ní na jejím hřídeli 5 oddáleně ve smyslu proudění uspořádaného
přídavného kompresoru . Tento.
přídavný kompresor 6 sestává ze dvou stupňů a a je vytvořen jako pod
zvukový. Bezprostředně za přídavnou turbinou 4 je prstencovitý sběrný prostor 7 (obr. 2 a obr.
3), s nímž jsou spojeny šikmo směrem ven probíhající trubky , dosahující až ke skříni 8

8. přídavného kompresoru . Na skříni 10 přídavné turbiny 4 je upraven prstenec 11 k zachycování
vzduchu, na čelní straně otevřený, s nímž jsou spojeny šikmo dovnitř probíhající trubky 12,
které leží mezi trubkami a které vyúsťují do prstencovitého sběrného prostoru 13, upraveného
před přídavným kompresorem 6 a otevřeného na straně . obrácené ke kompresoru. Přídavná
turbina 4 a přídavný kompresor 6 jsou uloženy na hřídeli 5 let
mo. Mezi přídavnou turbinou 4 a přídavným kompresorem 6 je soustředně
s hřídelem 5 uspořádáno trubkovité těleso 15 s průměrem plynule se z prostředka zmenšujícím,
opatřené na obou svých koncích vždy jedním ložiskem 16, 17. Toto trubkovité těleso 15 je na
svém největším průměru opatřeno příčkou 18 a spojeno s přírubou 19, upravenou na trubkách
12, vedoucích přídavný vzduch Konec 20 trubkovitého tělesa 15, přivrácený k přídavnému
kompresoru , ju. upevněn na prstencovitém sběrném prostoru 13. Těmito oběma upevňovacími
místy je trubkovité těleso 15 spojeno silosvorně s chladnými částmi motoru.

10. 140
150
170
100800
Při práci motoru odebírá hlavní kompresor 1 vzduch z ovzduší a přivádí ho s vyšším tlakem
do spalovací komory 2. Do této spalovací komory 2 je vstřikovacími tryskami trvale přiváděno
pålivo. Po zapálení směsi paliva a vzduchu proudí horké spaliny hlavní turbinou , spojenou s
hlavním kompresorem 1. Poté proudí spaliny přídavnou turbinou , která pohání na svém hřídeli
5 uložený přídavný kompresor . Spaliny pak odcházejí trubkami do ovzduší. Přídavný
kompresor 6 odebírá vzduch z ovzduší a přivádí jej opět do ovzduší s větší rýchlostí na konci
motoru.
. . Přídavná turbina 4 odnímá spalinám energii, takžę jejich rychlost je menší. Vzduchem,
odebíraným přídavným kompresorem 6 z ovzduší a opět přiváděným s vyšší rychlostí do
ovzduší, se zvětšuje průtočné množství motoru. Zmenšením rychlosti spalin a zvětšením
průtočného množství motoru se dosahuje většího tahu. Zároveň nastává zmenšením rychlosti
spalin a rozdělením vlastní tahové trysky v jednotlivé trubky , jakož i přídavným přiváděním
chladného vzduchu zevnitř do proudu spalin tak velké zmenšení hluku, že již není třeba
přídavných zařízení ke tlumení hluku. . .
1. Dvouproudý turbinový motor pro letadla, u něhož se přídavným kompresorem,
poháněným mechanicky nezávislou přídavnou turbinou, zařazenou za hlavní turbinou, odebírá z
ovzduší přídavný vzduch a přidává se k proudu spalin, vyznačený tím, že přídavný kompresor
(6) je upraven oddáleně, ve smyslu proudění za přídavnou turbinou (4) na jejím hřídeli (5),
přičemž bezprostředně za přídavnou turbinou (4) je umístěn prstencovitý- sběrný prostor (7), se
kterým jsou spojeny šikmo ven vybíhající trubky (9), jež dosahují až na skříň (8) přídavného
kompresoru (6) a mezi nimiž jsou uspořádány šikmo dovnitř probíhající trubky (12), které
vycházejí z prstence (11) k zachycování vzduchu, otevřeného na své čelní straně a upraveného
na skříni (10) přídavné turbiny (4), a které vyúsťují do prstęncovitého sběracího prostoru (13),
umístěného před přídavným kompresorem (6). . . . . . . . "
2. Dvouproudý turbinový motor podle bodu 1 vyznačený tím, že přídavný kompresor (6) je
vytvořen jako podzvukový, . .
. Dvouproudý turbinový motor podle bodů 1 a 2 vyznačený tím, že přídavný kompresor (6), má
několik stupňů (6, ).
| . Dvouproudý turbinový motor podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že přídavná turbina (4) a
přídavný kompresor (6) jsou na společném hřídeli (5) uloženy letmo. .
, . Dvouproudý turbinový motor podle bodů 1 až 4 vyznačený tím, že mezi
přídavnou türbiniou (4) a přídavným kompresorem (6) je upraveno soustředně na jejich
společném hřídeli (5) trubkovité těleso (15), vytvořené s průměrem plynule še
zmenšujícím z prostředku a opatřené na obou svých koncích vždy jedním ložiskem (16,
17). - * - . Dvouproudý turbinový motor podle bodu 5 vyznačený tím, že trubkovité těleso
(15) je na svém největším průměru spojeno pevně s trubkami (12) vedöucími přídavný

11. vzduch, a na svém konci (20), přivráceném ke kompresoru, je pevně spojeno s
prstencovitým sběracím prostorem (13), upraveným před přídavným kompresorem (6). .
. -
* Severografia, n. p, závod G3

17. ----