JP2001073875A - Super-high bypass ratio engine - Google Patents

Super-high bypass ratio engine

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JP2001073875A
JP2001073875A JP24801499A JP24801499A JP2001073875A JP 2001073875 A JP2001073875 A JP 2001073875A JP 24801499 A JP24801499 A JP 24801499A JP 24801499 A JP24801499 A JP 24801499A JP 2001073875 A JP2001073875 A JP 2001073875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fan
gear
engine
ring
gas generator
Prior art date
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Pending
Application number
JP24801499A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Shimoyama
晃 下山
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a low fuel consumption in a compact engine by introducing a super-high bypassing structure of engine. SOLUTION: A pinion 11 is attached to the tip of the shaft 6 of a gas generator 7 installed in an engine duct 1, and a large diametric fan 12 is installed under the pinion 11. The rotary shaft 13 of the fan 12 is supported rotatably by a frame 14 overhung from the engine duct 1. A ring-shaped externally cogged gear 15 having a large diameter is attached rigidily to the outer end of the fan 12. The gear 15 is meshed with the pinion 11, and a large-ratio speed reducing mechanism is formed. The gas generator 7 is rotated at a high speed, and the fan 12 is rotated at a low speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は民間向け航空機用エ
ンジンとして用いる超高バイパス比エンジンに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-high bypass ratio engine used as a commercial aircraft engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】民間向け航空機用エンジンとして用いら
れている高バイパス比エンジンは、図2(イ)(ロ)に
その一例を示す如く、エンジンダクト1内に、先端側よ
り順にコンプレッサ2、燃焼器3、タービン4、ファン
タービン5を軸6の方向に配列してなるガスジェネレー
タ7を装備し、且つ該ガスジェネレータ7の前方に、フ
ァン8を同軸配置し、ガスジェネレータ7の回転をプラ
ネタリー型の歯車機構9で減速してファン8に伝えるこ
とにより、低燃料消費(高効率)化を図るようにしてい
るのが一般的である。10はファンダクトを示す。
2. Description of the Related Art As shown in FIGS. 2A and 2B, a high bypass ratio engine used as a commercial aircraft engine has a compressor 2 and a combustion engine in an engine duct 1 in order from the front end. Generator 3, a turbine 4, and a fan turbine 5 are arranged in the direction of the shaft 6, and a fan 8 is coaxially arranged in front of the gas generator 7, and the rotation of the gas generator 7 is planetary. In general, the speed is reduced by the mold gear mechanism 9 and transmitted to the fan 8 to reduce fuel consumption (high efficiency). Reference numeral 10 denotes a fan duct.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記高バイ
パス比エンジンの場合、ファン8の推進効率を高めるた
めには、外径を大きくして流体の質量を増やし、且つ流
体の噴出速度を機速と同程度まで下げることが望まし
く、一方、ガスジェネレータ7は、可能な限り高速回転
としてコンプレッサ2の圧縮比を高めることが高効率化
を図る上で重要であるが、プラネタリー型の歯車機構9
では、ガスジェネレータ7の主流の中に配置していると
いうスペース上の制約もあって、ファン8の減速比はせ
いぜい3〜4程度しかとれず、したがって、スペース上
の制約がなく、ガスジェネレータ7の回転数が比較的小
さい大型エンジンには適するが、小型エンジンには不適
であった。
However, in the case of the above-described high bypass ratio engine, in order to increase the propulsion efficiency of the fan 8, the outer diameter is increased to increase the mass of the fluid, and the ejection speed of the fluid is reduced to the machine speed. On the other hand, it is important to increase the compression ratio of the compressor 2 by rotating the gas generator 7 at the highest possible speed in order to achieve high efficiency, but the planetary gear mechanism 9
There is also a space restriction that the fan 8 is arranged in the mainstream of the gas generator 7, so that the reduction ratio of the fan 8 can be only about 3 to 4 at most. Is suitable for a large engine having a relatively small number of revolutions, but is not suitable for a small engine.

【0004】このように、低燃料消費(高効率)化を達
成するためには、推力を生み出すためのファン8部分の
低速回転化と、ファン8を駆動するためのガスジェネレ
ータ7部分の高速回転化という相反する要求を満たす必
要があるため、上記の如きプラネタリー型の歯車機構9
を採用したエンジンでは十分な低燃料消費化の達成が困
難であった。
As described above, in order to achieve low fuel consumption (high efficiency), it is necessary to lower the speed of the fan 8 for generating thrust and to rotate the gas generator 7 for driving the fan 8 at a higher speed. It is necessary to satisfy the conflicting demands of the planetary gear mechanism 9 as described above.
It was difficult to achieve a sufficiently low fuel consumption with an engine that employs.

【0005】そこで、本発明は、翼先端速度の制約がな
く、ガスジェネレータ部の高速化が可能な小型エンジン
での超高バイパス化を達成して、低燃料消費化を達成し
ようとするものである。
Accordingly, the present invention aims at achieving ultra-high bypass in a small engine capable of increasing the speed of the gas generator section without restriction on the blade tip speed, thereby achieving low fuel consumption. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、エンジンダクト内に装備させたガスジェ
ネレータの軸の先端部に、歯車を取り付け、且つ上記エ
ンジンダクトに外側方へ張り出して取り付けた支持フレ
ームに、ファンの回転軸を回転自在に支持させ、更に、
該ファンの外周にリング状外歯歯車を一体に取り付け、
該リング状外歯歯車と上記歯車とを噛合させて、歯車で
リング状外歯歯車を介してファンを回転させるようにし
た構成とし、更に、歯車とリング状外歯歯車との歯車比
を1:10以上とするようにした構成とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a gear is attached to a tip end of a shaft of a gas generator provided in an engine duct, and the engine duct projects outward from the engine duct. The fan's rotating shaft so that it can rotate freely, and
A ring-shaped external gear is integrally attached to the outer periphery of the fan,
The ring-shaped external gear and the gear are meshed with each other to rotate a fan via the ring-shaped external gear, and the gear ratio between the gear and the ring-shaped external gear is set to 1. : 10 or more.

【0007】ガスジェネレータを高速回転させても、小
歯車と大直径のリング状外歯歯車とによって大きな比率
の減速機構が構成されているため、ファンは低速回転す
ることになる。したがって、ガスジェネレータの高速回
転とファンの低速回転を同時に行うことができ、エンジ
ンとしての低燃料消費化を達成することができるように
なる。
Even when the gas generator is rotated at a high speed, the fan rotates at a low speed because a small gear and a large-diameter ring-shaped external gear constitute a large ratio reduction mechanism. Therefore, the high-speed rotation of the gas generator and the low-speed rotation of the fan can be performed at the same time, and the fuel consumption of the engine can be reduced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1(イ)(ロ)は本発明の実施の一形態
を示すもので、エンジンダクト1内に、図2(イ)に示
したと同様なガスジェネレータ7を装備した構成におい
て、該ガスジェネレータ7の軸6の先端に小歯車(歯
車)11を取り付けて、該小歯車11をガスジェネレー
タ7の駆動で回転させられるようにし、一方、上記エン
ジンダクト1の外壁から張り出させた支持フレーム14
に、大型のファン12の回転軸13を回転自在に支持さ
せ、且つ該ファン12の各羽根12aの外端に、大直径
としたリング状外歯歯車15を一体に且つ回転軸13と
同心状に取り付け、更に、該リング状外歯歯車15と上
記小歯車11とを噛合させて、小歯車11を高速回転さ
せることによりリング状外歯歯車15を介して上記ファ
ン12を低速回転させるようにする。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention. In a configuration in which a gas generator 7 similar to that shown in FIG. A small gear (gear) 11 is attached to the tip of the shaft 6 of the gas generator 7 so that the small gear 11 can be rotated by the driving of the gas generator 7, while a support projecting from the outer wall of the engine duct 1. Frame 14
In addition, a rotating shaft 13 of a large fan 12 is rotatably supported, and a ring-shaped external gear 15 having a large diameter is integrally and concentrically provided with the rotating shaft 13 at the outer end of each blade 12 a of the fan 12. In addition, the ring-shaped external gear 15 and the small gear 11 are meshed with each other, and the small gear 11 is rotated at a high speed so that the fan 12 is rotated at a low speed via the ring-shaped external gear 15. I do.

【0010】上記小歯車11と大直径のリング状外歯歯
車15との歯車比は1:10以上となるように選定して
ある。
The gear ratio between the small gear 11 and the large-diameter ring-shaped external gear 15 is selected to be 1:10 or more.

【0011】なお、図中、図2(イ)と同一部分には同
一符号が付してある。
In the drawing, the same parts as those in FIG. 2A are denoted by the same reference numerals.

【0012】上記構成とした超高バイパス比エンジン
は、たとえば、航空機の翼16に、エンジンダクト1の
部分を吊り下げて用いるようにする。
In the engine having the above-described configuration, the engine duct 1 is suspended from the wing 16 of an aircraft.

【0013】本発明の超高バイパス比エンジンは、ファ
ン12の外径部に大直径としたリング状外歯歯車15を
取り付け、これをガスジェネレータ7の軸6に取り付け
て小歯車11で回転させるようにしてあるので、今、小
歯車11を回転させてファン12を回転させると、大き
な比率(10以上)の減速機構を構成することができ
て、低燃料消費化を達成することができる。すなわち、
ガスジェネレータ7を高速回転させても、上記小歯車1
1と大直径のリング状外歯歯車15とによる大きな比率
の減速機構により、その回転速度を大きく減速してファ
ン12を回転させるので、推力を生み出すためのファン
12を低速回転させることができる。
In the ultrahigh bypass ratio engine of the present invention, a ring-shaped external gear 15 having a large diameter is mounted on the outer diameter portion of the fan 12, which is mounted on the shaft 6 of the gas generator 7 and rotated by the small gear 11. Thus, if the small gear 11 is rotated and the fan 12 is rotated, a reduction ratio of a large ratio (10 or more) can be configured, and low fuel consumption can be achieved. That is,
Even if the gas generator 7 is rotated at a high speed, the small gear 1
The rotation speed of the fan 12 is reduced by a large reduction ratio of 1 and the ring-shaped external gear 15 having a large diameter to rotate the fan 12, so that the fan 12 for generating thrust can be rotated at a low speed.

【0014】したがって、低燃料消費化を達成するため
に必要な要求としてのファン12の低速回転化と、これ
を駆動するガスジェネレータ7の高速回転化とを同時に
満たすことができて、エンジンとして十分な低燃料消費
(高効率)化を達成することができる。
Therefore, the low speed rotation of the fan 12 and the high speed rotation of the gas generator 7 for driving the fan 12 can be satisfied at the same time as a requirement necessary for achieving low fuel consumption. It is possible to achieve extremely low fuel consumption (high efficiency).

【0015】なお、上記実施の形態では、航空機の翼1
6からエンジンダクト1を直接吊り下げるようにした場
合を示したが、全体を大きなフレームの中に入れるよう
にしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
In the above embodiment, the aircraft wing 1
Although the case where the engine duct 1 is directly suspended from the position 6 is shown, the whole may be accommodated in a large frame, and various changes may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の超高バイパス
比エンジンによれば、エンジンダクト内に装備させたガ
スジェネレータの軸の先端部に、歯車を取り付け、且つ
上記エンジンダクトに外側方へ張り出して取り付けた支
持フレームに、ファンの回転軸を回転自在に支持させ、
更に、該ファンの外周にリング状外歯歯車を一体に取り
付け、該リング状外歯歯車と上記歯車とを噛合させて、
歯車でリング状外歯歯車を介してファンを回転させるよ
うにした構成とし、更に、上記歯車とリング状外歯歯車
との歯車比を1:10以上とするようにした構成として
あるので、低燃料消費(高効率)化を達成するために必
要なガスジェネレータの高速回転化とファンの低速回転
化という要求を同時に満たすことができ、これにより、
十分な低燃料消費(高効率)化を達成することができ、
小型エンジンでの超高バイパス化を達成することができ
る、という優れた効果を発揮する。
As described above, according to the ultrahigh bypass ratio engine of the present invention, a gear is attached to the tip of the shaft of the gas generator provided in the engine duct, and the gear is mounted on the engine duct outward. On the overhanging support frame, the fan's rotating shaft is rotatably supported,
Further, a ring-shaped external gear is integrally attached to the outer periphery of the fan, and the ring-shaped external gear is meshed with the gear,
The gear is configured to rotate the fan via the ring-shaped external gear, and the gear ratio between the gear and the ring-shaped external gear is set to 1:10 or more. In order to achieve high fuel consumption (high efficiency), it is possible to simultaneously satisfy the requirements of high-speed rotation of the gas generator and low-speed rotation of the fan,
Sufficient fuel consumption (high efficiency) can be achieved,
It has an excellent effect that ultra-high bypass can be achieved with a small engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の超高バイパス比エンジンの実施の一形
態を示すもので、(イ)は全体の概略側面図、(ロ)は
(イ)のA−A方向矢視図である。
FIG. 1 shows an embodiment of an ultra-high bypass ratio engine of the present invention, in which (A) is a schematic side view of the whole, and (B) is a view taken in the direction of arrows AA in (A).

【図2】従来の高バイパス比エンジンの一例を示すもの
で、(イ)は概略側面図、(ロ)は(イ)のB−B方向
矢視図である。
FIGS. 2A and 2B show an example of a conventional high bypass ratio engine, wherein FIG. 2A is a schematic side view, and FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジンダクト 6 軸 7 ガスジェネレータ 11 小歯車 12 ファン 13 回転軸 15 外歯歯車 Reference Signs List 1 engine duct 6 shaft 7 gas generator 11 small gear 12 fan 13 rotating shaft 15 external gear

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンダクト内に装備させたガスジェ
ネレータの軸の先端部に、歯車を取り付け、且つ上記エ
ンジンダクトに外側方へ張り出して取り付けた支持フレ
ームに、ファンの回転軸を回転自在に支持させ、更に、
該ファンの外周にリング状外歯歯車を一体に取り付け、
該リング状外歯歯車と上記歯車とを噛合させて、歯車で
リング状外歯歯車を介してファンを回転させるようにし
た構成を有することを特徴とする超高バイパス比エンジ
ン。
1. A rotating shaft of a fan is rotatably supported on a support frame having a gear attached to a tip end of a shaft of a gas generator mounted in an engine duct and projecting outward to the engine duct. Let me
A ring-shaped external gear is integrally attached to the outer periphery of the fan,
An ultra-high bypass ratio engine having a configuration in which the ring-shaped external gear and the gear are meshed with each other, and the fan is rotated by the gear via the ring-shaped external gear.
【請求項2】 歯車とリング状外歯歯車との歯車比を
1:10以上とするようにした請求項1記載の超高バイ
パス比エンジン。
2. The ultra-high bypass ratio engine according to claim 1, wherein the gear ratio between the gear and the ring-shaped external gear is 1:10 or more.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152778A (en) * 2013-02-04 2014-08-25 United Technologies Corp <Utc> Gas turbine engine and method for improving performance of gas turbine engine
JP2015509166A (en) * 2013-02-04 2015-03-26 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation Setting method of gear ratio of fan drive gear system of gas turbine engine
CN106870166A (en) * 2017-03-10 2017-06-20 浙江科技学院 A kind of engine for airborne vehicle

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