JP2000213420A - 航空エンジンのバイパス比可変装置 - Google Patents

航空エンジンのバイパス比可変装置

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JP2000213420A
JP2000213420A JP11016614A JP1661499A JP2000213420A JP 2000213420 A JP2000213420 A JP 2000213420A JP 11016614 A JP11016614 A JP 11016614A JP 1661499 A JP1661499 A JP 1661499A JP 2000213420 A JP2000213420 A JP 2000213420A
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JP
Japan
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bypass
engine
lip
ring
pass
Prior art date
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Pending
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JP11016614A
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English (en)
Inventor
Shozo Yabuta
祥三 薮田
Soichi Noguchi
聡一 野口
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサへ供給される空気の一部をパイ
パスしバイパス比を可変とする装置を単純な構成とし、
かつ境界層の剥離などの生じない装置を提供する。 【解決手段】 ファン1aで圧縮された空気をコンプレ
ッサ1bに供給するコア流路と、大気に排気するバイパ
ス流路7と、を備えた航空エンジンのパイパス比可変装
置であって、略U字状断面で開端側を後方にしエンジン
軸心を中心として環状に形成されたバイパスリップ10
と、このバイパスリップ10をエンジン軸心方向前後に
移動させるパイパスリップ移動機構12〜17と、を備
え、バイパスリップ10はバイパスダクト内壁8の前端
部に前後移動可能に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファンで圧縮され
た空気をコアとバイパスに分岐する際の空気流量比(バ
イパス比)を可変とする装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、ターボファンエンジンの全体構
成図である。このエンジンはファン1a、コンプレッサ
1b、燃焼器1c、タービン1dなどからなり、ファン
1aにより空気を圧縮し、1部はバイパス流路7を通り
ジェット噴射して推力を発生させ、残りはコンプレッサ
1bでさらに圧縮し、燃焼器1cで燃料を燃焼させ、タ
ービン1dを駆動してファン1a及びコンプレッサ1b
を回転駆動し、排気ノズル4からジェット噴射して推力
を発生させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ターボファンエンジン
は、地上離陸時は推力が必要とされるため、ファン1a
で圧縮された空気の内コンプレッサ1bに入る割合が高
い低バイパス比が望ましく、高空巡航時には低燃費が要
求されるため、高バイパス比が望ましいが、両立はでき
ず、どちらかが犠牲になっていた。
【0004】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、コンプレッサへ供給される空気の一部をパイパ
スしバイパス比を可変とする装置を単純な構成とし、か
つ境界層の剥離などの生じない装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、ファンで圧縮された空気をコ
ンプレッサに供給するコア流路と、大気に排気するバイ
パス流路と、を備えた航空エンジンのパイパス比可変装
置であって、略U字状断面で開端側を後方にしエンジン
軸心を中心として環状に形成されたバイパスリップと、
このバイパスリップをエンジン軸心方向前後に移動させ
るパイパスリップ移動機構と、を備え、前記バイパスリ
ップは前記バイパスダクト内壁の前端部に前後移動可能
に接続されている。
【0006】コンプレッサ入口でコンプレッサ入口流路
とバイパス流路とに分岐するバイパスダクト内壁の先端
に略U字状断面で開端側を後方にしエンジン軸心を中心
として環状に形成されたバイパスリップを設け、これを
エンジン軸心方向前後に移動することにより、コンプレ
ッサ入口流路とバイパス流路の断面積が変化するので、
コンプレッサに供給される空気流量とバイパス流路3に
供給される空気流量との流量比を変化することができ
る。またバイパスリップはエンジン軸心を中心とした円
環状の一体のものであるので、これをエンジン軸心方向
前後に移動する機構による境界層の剥離も生じない。
【0007】請求項2の発明では、前記バイパスリップ
移動機構は、エンジン軸心方向に配置され、前記バイパ
スリップ内に固定されたラックと、このラックと噛み合
いエンジンの半径方向に前記バイパス流路を貫通して設
けられたピニオン軸と、前記バイパス流路の外周に設け
られ、周方向に回動可能に支持されたリングと、一端が
前記ピニオン軸に直角に固定され、他端が前記リングと
ピン結合しリングの回動によりピニオン軸を回動する第
1アームと、前記リングの周方向にロッドを伸縮するよ
うに配置されたアクチュエータと、一端が前記リングと
ピン結合し、他端が前記アクチュエータのロッド先端と
ピン結合し、中央部で回動可能に支持されており、ロッ
ドの伸縮によりリングを周方向に回動させる第2アーム
と、を備える。
【0008】かかる構成により、アクチュエータのロッ
ドをリング周方向に伸縮すると、第2アームが中央部を
支点とし回動し、リングを周方向に回動する。リングが
周方向に回動すると、第1アームが回動しピニオン軸を
回動する。このピニオン軸の回動により噛み合うラック
がエンジン軸心方向前後に移動しこれと一体のパイパス
リップがエンジン軸心方向前後に移動する。なお、リン
グには複数のピニオン軸を第1アームでピン結合するこ
とによりバイパスリップを円滑に移動させることができ
る。
【0009】請求項3の発明では、前記バイパスリップ
移動機構は、前記バイパス流路の外周に設けられ、エン
ジン軸心方向に移動可能に支持されたリングと、一端が
前記パイパスリップに固定され他端が前記リングに固定
され、エンジン半径方向に配置されている複数の接合支
柱と、前記バイパス流路外周に設けられ前記リングをエ
ンジン軸心方向前後に移動するアクチュエータと、を備
える。
【0010】上記構成により、アクチュエータをエンジ
ン軸心方向前後に移動すると、リングがエンジン軸心方
向前後に移動する。バイパスリップはエンジン軸心を中
心とした円環状であり、このバイパスリップとリングと
はエンジン半径方向に配置されている複数の接合支柱に
より接合されているので、リングをエンジン軸心方向前
後に移動するとバイパスリップもエンジン軸心方向前後
に移動する。
【0011】請求項4の発明では、前記ピニオン軸又は
前記接合支柱は、前記ファン入口流路とコンプレッサ入
口流路と前記バイパス流路内でエンジンの半径方向に設
けられたストラット内に設けられている。
【0012】ピニオン軸と接合支柱はストラット内に設
けられているので、空気抵抗の発生は少ない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照して説明する。図1は第1実施形態のバイパ
ス比可変装置の構成を示す図であり、図2は図1のX−
X矢視図である。図3は図1のY−Y断面図である。図
1は図8で説明したコンプレッサ1bの前端の分岐路近
傍の構成図を示す。空気を導くファン入口流路2の後端
部には、断面形状が略U字形で開端部をエンジン軸心方
向後方にしてエンジン軸心を中心として環状に形成され
たバイパスリップ10とこの移動機構が設けられてい
る。このパイパスリップ10の後端はパイパスダクト内
壁8の前端に摺動可能に嵌合し、接合面は滑らかになっ
ている。空気流路はこのバイパスリップ10によりコン
プレッサ1cに空気を導くコンプレッサ流路6とバイパ
ス流路7とに分岐している。
【0014】この分岐位置のコンプレッサ流路6とバイ
パス流路7にエンジン半径方向にストラット11が円周
方向にほぼ均一に、例えば8本設けられている。図2は
バイパスリップ10とストラット11との取合を示す。
ストラット11は空気抵抗の少ない翼形状であり、バイ
パスリップ10と重なる範囲は切り欠きとなっている。
ストラット11の中央より前方が切り欠きのない連続部
11aとなっている。ストラット11の後部を貫通して
ピニオン軸13が回動可能に設けられており、バイパス
リップ10内にエンジン軸心方向に固定されピニオン軸
13と噛み合うラック12が設けられている。図3はピ
ニオン軸13とラック12との噛み合いを示す。この噛
み合いによりピニオン軸13を回転すると、ラック12
がエンジン軸心方向に移動し、ラック12と一体のパイ
パスリップ10もエンジン軸心方向に移動する。ピニオ
ン軸13は回転はするが移動はしないので、エンジン軸
心方向前後に移動するバイパスリップ10にエンジン軸
心方向の長穴10が設けられ、この中をピニオン軸13
が貫通している。なお、ストラット11に切り欠きを設
けず、バイパスリップ10にストラット11が入る切り
欠きを設けてもよい。
【0015】ピニオン軸13の先端はバイパス流路3の
外周まで伸びている。このピニオン軸13近傍で、バイ
パス流路3の外周にエンジン軸心を中心とするリング1
5が回動可能に設けられている。第1アーム14は一端
をピニオン軸13の頂部に固定され他端でリング15と
ピン結合部14aによりピン結合されている。また第2
アーム16は一端をリング15とピン結合部16aでピ
ン結合され、他端はアクチュウエータ17のロッド先端
とピン結合部17aでピン結合されている。第2アーム
16の中央部は中央部支点16bにより回動可能に支持
されている。リング15とのピン接合部14a,16a
はリング15に周方向と直角方向の長穴が設けられ、第
1アーム14と第2アーム16の回転移動とリングの円
周方向の直線移動との差を吸収する。
【0016】かかる構成により、アクチュエータ17の
ロッドを矢印aのように移動すると、第2アーム16が
中央部支持点16b回りに回動し、リング15を矢印b
のように回動する。このリング15の回動によりピニオ
ン軸13は矢印cのように回動し、この回動によりラッ
ク12とこれと一体のバイパスリップ10は矢印dのよ
うに移動する。また、アクチュエータ17のロッドを矢
印aと逆方向に移動すれば、バイパスリップ10は矢印
dと逆方向に移動する。
【0017】次に第2実施形態を説明する。図4は第2
実施形態の縦断面図を示し、図5は図4のZ−Z断面図
を示す。図4,5において図1と同一符号は同一の機能
を有するものを表す。ファン入口流路2の後端のコンプ
レッサ1bの先端部でコンプレンサ入口流路6とバイパ
ス流路7とに分岐する位置にバイパスリップ10は設け
られている。この分岐位置のコンプレッサ流路6とバイ
パス流路7にエンジン半径方向にストラット11が円周
方向にほぼ均一に、例えば8本設けられている。このス
トラット11とバイパスリップ10との取合は、第1実
施形態と同様にストラット11にパイパスリップ10が
移動できる切り欠きが設けられている。バイパスリップ
10エンジン軸心を中心とする、断面が略U字形の環状
の形状を有している。バイパス流路7の外周にエンジン
軸心を中心とするリング22が設けられエンジン軸方向
前後に移動可能に支持されている。このパイパスリップ
10とリング22を結ぶエンジン半径方向の接合支柱2
1が、例えば円周方向に8本ストラット20内を通って
設けられている。このリング22にはアクチュエータ2
3が設けられ、リング22をエンジン軸心方向前後に移
動するようになっており、これによりバイパスリップ1
0をエンジン軸心方向前後に移動することができる。
【0018】図6はバイパスリップ10をエンジン軸心
方向に移動してバイパス比を変化する説明図である。コ
ア流路はコンプレッサ入口流路6を表し、パイパス流路
はバイパス流路7を表す。A2cor はコア流路入口断面
積、A2byp はバイパス流路入口断面積で、バイパスリ
ップ10が実線位置の場合を示し、A1cor はコア流路
入口断面積、A1byp はバイパス流路入口断面積で、バ
イパスリップ10が破線位置の場合を示す。ファンから
の空気を導く流路はエンジン軸心方向後方に向って末広
がりとなっており、特にコアエンジン側は広がり具合が
大きくなっている。
【0019】R(バイパス比)=バイパス流路入口断面
積/コア流路入口断面積とするとバイパスリップ10が
実線の位置のバイパス比R2は、 R2=A2byp /A2cor で表され、バイパスリップ10が破線の位置のバイパス
比R1は、 R1=A1byp /A1cor で表される。R1>R2であり、バイパスリップ10を
実線の位置より破線の位置に移動することによりバイパ
ス比Rを変化することができる。なお、本エンジンを搭
載した航空機の場合、実線位置はエンジンの出力を最も
必要とする離陸時に相当し、破線位置は巡行時に相当す
る。
【0020】図7は本実施形態の航空エンジンの巡航高
度とバイパス比との関係を示す。バイパス比Rは上述の
ようにバイパス流路に流れる流量をファンから流入する
流量で割った値で、この比が大きくなるとバイパス流量
が増加しコア流量が減少する。地上離陸時はコアエンジ
ンの出力を大きくするため、コア流量を大きくしバイパ
ス比を小さくするが、高空巡航時は低燃費とするためバ
イパス比を大きくしてバイパスダクト2に流れる空気流
量を大きくする。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、空
気流路内にバイパスリップを設け、エンジン軸心方向前
後に移動する構成としたので、バイパス比可変装置が簡
単な構造となる。またフラップなどを用いないので境界
層剥離を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の構成を示す図である。
【図2】図1のX−X矢視図である。
【図3】図1のY−Y断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態の構成を示す図である。
【図5】図4のZ−Z断面図である。
【図6】バイパス比を可変とする説明図である。
【図7】巡航高度とバイパス比との関係を示す図であ
る。
【図8】従来のバイパス比可変装置を使用している航空
エンジンの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 コアエンジン 1a ファン 1b コンプレッサ 1c 燃焼器 1d タービン 2 ファン入口流路 6 コンプレッサ入口流路 7 バイパス流路 8 バイパスダクト内壁 10 バイパスリップ 10a 長穴 11 ストラット 11a 連続部 12 ラック 13 ピニオン軸 14 第1アーム 14a ピン結合部 15 リング 16 第2アーム 16a ピン結合部 16b 中央部支点 17 アクチュエータ 17a ピン結合部 20 ストラット 21 接合支柱 22 リング 23 アクチュエータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファンで圧縮された空気をコンプレッサ
    に供給するコア流路と、大気に排気するバイパス流路
    と、を備えた航空エンジンのパイパス比可変装置であっ
    て、 略U字状断面で開端側を後方にしエンジン軸心を中心と
    して環状に形成されたバイパスリップと、このバイパス
    リップをエンジン軸心方向前後に移動させるパイパスリ
    ップ移動機構と、を備え、前記バイパスリップは前記バ
    イパスダクト内壁の前端部に前後移動可能に接続されて
    いる、ことを特徴とする航空エンジンのバイパス比可変
    装置。
  2. 【請求項2】 前記バイパスリップ移動機構は、エンジ
    ン軸心方向に配置され、前記バイパスリップ内に固定さ
    れたラックと、このラックと噛み合いエンジンの半径方
    向に前記バイパス流路を貫通して設けられたピニオン軸
    と、前記バイパス流路の外周に設けられ、周方向に回動
    可能に支持されたリングと、一端が前記ピニオン軸に直
    角に固定され、他端が前記リングとピン結合しリングの
    回動によりピニオン軸を回動する第1アームと、前記リ
    ングの周方向にロッドを伸縮するように配置されたアク
    チュエータと、一端が前記リングとピン結合し、他端が
    前記アクチュエータのロッド先端とピン結合し、中央部
    で回動可能に支持されており、ロッドの伸縮によりリン
    グを周方向に回動させる第2アームと、を備える、こと
    を特徴とする請求項1記載の航空エンジンのバイパス比
    可変装置。
  3. 【請求項3】 前記バイパスリップ移動機構は、前記バ
    イパス流路の外周に設けられ、エンジン軸心方向に移動
    可能に支持されたリングと、一端が前記パイパスリップ
    に固定され他端が前記リングに固定され、エンジン半径
    方向に配置されている複数の接合支柱と、前記バイパス
    流路外周に設けられ前記リングをエンジン軸心方向前後
    に移動するアクチュエータと、を備える、ことを特徴と
    する請求項1記載の航空エンジンのバイパス比可変装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ピニオン軸又は前記接合支柱は、前
    記ファン入口流路とコンプレッサ入口流路と前記バイパ
    ス流路内でエンジンの半径方向に設けられたストラット
    内に設けられている、ことを特徴とする請求項2または
    3記載の航空エンジンのバイパス比可変装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112392628A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机核心机、控制方法和航空发动机
EP3604741B1 (en) 2018-08-01 2021-10-20 Raytheon Technologies Corporation Turbomachinery transition duct for wide bypass ratio ranges

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EP3604741B1 (en) 2018-08-01 2021-10-20 Raytheon Technologies Corporation Turbomachinery transition duct for wide bypass ratio ranges
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