JP2002303160A - ガスタービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システム、並びにガスタービンエンジン - Google Patents
ガスタービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システム、並びにガスタービンエンジンInfo
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- JP2002303160A JP2002303160A JP2001106385A JP2001106385A JP2002303160A JP 2002303160 A JP2002303160 A JP 2002303160A JP 2001106385 A JP2001106385 A JP 2001106385A JP 2001106385 A JP2001106385 A JP 2001106385A JP 2002303160 A JP2002303160 A JP 2002303160A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンの回転数に対して燃料消費量が少な
くなる場合にも、燃料の温度上昇を抑制する。 【解決手段】 複数の昇圧部２８，２９の接続を並列と
直列との間で切り替える。
くなる場合にも、燃料の温度上昇を抑制する。 【解決手段】 複数の昇圧部２８，２９の接続を並列と
直列との間で切り替える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧部で燃料を所
定の圧力に昇圧するガスタービンエンジンの燃料供給方
法及びその供給システムに関する。
定の圧力に昇圧するガスタービンエンジンの燃料供給方
法及びその供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機などに用いられるガスタービンエ
ンジンの燃料供給システムは、燃料タンクからの燃料を
昇圧部としての燃料ポンプによって昇圧し、スロットル
レバーの位置などの情報が伝達される燃料制御ユニット
によってその流量を決定する。そして、その燃料を燃料
ノズルに送るとともに、余剰分を燃料ポンプの入口に送
り返す構成となっている。
ンジンの燃料供給システムは、燃料タンクからの燃料を
昇圧部としての燃料ポンプによって昇圧し、スロットル
レバーの位置などの情報が伝達される燃料制御ユニット
によってその流量を決定する。そして、その燃料を燃料
ノズルに送るとともに、余剰分を燃料ポンプの入口に送
り返す構成となっている。
【０００３】燃料ポンプとしては、一般に、図５に示す
ようなギアポンプが用いられる。この場合、エンジンか
ら伝達された回転運動がエンジン補機としてのギアボッ
クス（ＡＧＢ：accessory gear box）内の歯車を介し
て、ギアポンプを駆動する。そのため、ギアポンプの吐
出流量は、エンジンの回転数にほぼ比例する。
ようなギアポンプが用いられる。この場合、エンジンか
ら伝達された回転運動がエンジン補機としてのギアボッ
クス（ＡＧＢ：accessory gear box）内の歯車を介し
て、ギアポンプを駆動する。そのため、ギアポンプの吐
出流量は、エンジンの回転数にほぼ比例する。
【０００４】燃料は、潤滑油の冷却媒体としても用いら
れ、燃料制御ユニットで流量が調整された後、燃料ノズ
ルに達するまでの間に、オイルクーラ（熱交換器）によ
って潤滑油と熱交換される。
れ、燃料制御ユニットで流量が調整された後、燃料ノズ
ルに達するまでの間に、オイルクーラ（熱交換器）によ
って潤滑油と熱交換される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、航空機に用
いられるガスタービンエンジンでは、航空機が高空の巡
航状態である場合など、エンジンの回転数に対して燃料
消費量が比較的少なくなる状態が生じる。
いられるガスタービンエンジンでは、航空機が高空の巡
航状態である場合など、エンジンの回転数に対して燃料
消費量が比較的少なくなる状態が生じる。
【０００６】このとき、燃料ノズルでの燃料消費量が少
ないにもかかわらず、エンジンの高い回転数に比例して
ギアポンプが多くの燃料を吐出していると、燃料ポンプ
の入口に送り返される燃料の余剰分が多くなる。そのた
め、燃料の大半が燃料ポンプを介して循環されることに
なり、昇圧に伴う熱などにより燃料の温度が上昇しやす
い。燃料が高温になると、燃料だけでは上述した潤滑油
の冷却が不可能になったり追いつかなくなったりするた
め、エンジンファンの出口などから空気を取り入れ、そ
れを潤滑油の冷媒として使用している。
ないにもかかわらず、エンジンの高い回転数に比例して
ギアポンプが多くの燃料を吐出していると、燃料ポンプ
の入口に送り返される燃料の余剰分が多くなる。そのた
め、燃料の大半が燃料ポンプを介して循環されることに
なり、昇圧に伴う熱などにより燃料の温度が上昇しやす
い。燃料が高温になると、燃料だけでは上述した潤滑油
の冷却が不可能になったり追いつかなくなったりするた
め、エンジンファンの出口などから空気を取り入れ、そ
れを潤滑油の冷媒として使用している。
【０００７】ところが、エンジン内に取り入れた空気を
潤滑油の冷媒として用いると、エンジンの推力や燃費の
低下につながりやすい。
潤滑油の冷媒として用いると、エンジンの推力や燃費の
低下につながりやすい。
【０００８】特に、近年の航空機では、電力の消費量が
大きくなり、潤滑油によるエンジンを冷却する能力の向
上が要求される傾向にある。一方、技術進歩により、エ
ンジン燃費は向上しており、巡航状態などにおいて、燃
料消費量がより少なくなる傾向にある。
大きくなり、潤滑油によるエンジンを冷却する能力の向
上が要求される傾向にある。一方、技術進歩により、エ
ンジン燃費は向上しており、巡航状態などにおいて、燃
料消費量がより少なくなる傾向にある。
【０００９】そのため、巡航状態を含んだ飛行可能領域
全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的な燃
料供給方法が求められている。
全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的な燃
料供給方法が求められている。
【００１０】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、エンジンの回転数に対して燃料消費量が少
なくなる場合にも、燃料の温度上昇を抑制できるガスタ
ービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システ
ムを提供することを目的とする。また、本発明の別の目
的は、巡航状態を含んだ飛行可能領域全体において、熱
収支に対して無駄の少ない効率的な燃料供給を実現でき
るガスタービンエンジンを提供することにある。
ものであり、エンジンの回転数に対して燃料消費量が少
なくなる場合にも、燃料の温度上昇を抑制できるガスタ
ービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システ
ムを提供することを目的とする。また、本発明の別の目
的は、巡航状態を含んだ飛行可能領域全体において、熱
収支に対して無駄の少ない効率的な燃料供給を実現でき
るガスタービンエンジンを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、複数の昇圧部で燃料を所定の圧力に昇圧
して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供給するガスター
ビンエンジンの燃料供給方法であって、前記昇圧部の接
続を並列と直列との間で切り替えることを特徴とする。
このガスタービンエンジンの燃料供給方法では、複数の
昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替えることによ
り、エンジンの回転数が一定の条件下においても、吐出
圧力をほぼ所望の圧力に保ったまま、昇圧部からの総吐
出流量を変化させることが可能となる。そのため、エン
ジンの回転数に対して燃料消費量が比較的少ない場合に
も、昇圧部から吐出される燃料の総流量を抑えることに
より、燃料制御ユニットから送り返される燃料の余剰分
を抑え、燃料の温度上昇を抑制できる。
め、本発明は、複数の昇圧部で燃料を所定の圧力に昇圧
して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供給するガスター
ビンエンジンの燃料供給方法であって、前記昇圧部の接
続を並列と直列との間で切り替えることを特徴とする。
このガスタービンエンジンの燃料供給方法では、複数の
昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替えることによ
り、エンジンの回転数が一定の条件下においても、吐出
圧力をほぼ所望の圧力に保ったまま、昇圧部からの総吐
出流量を変化させることが可能となる。そのため、エン
ジンの回転数に対して燃料消費量が比較的少ない場合に
も、昇圧部から吐出される燃料の総流量を抑えることに
より、燃料制御ユニットから送り返される燃料の余剰分
を抑え、燃料の温度上昇を抑制できる。
【００１２】この場合において、前記昇圧部は２箇所に
設けられ、前記昇圧部を並列に接続して所定流量の燃料
を吐出するノーマルモードと、前記昇圧部を直列に接続
して前記ノーマルモードのほぼ半分の流量の燃料を吐出
するハーフモードと、を有してもよい。
設けられ、前記昇圧部を並列に接続して所定流量の燃料
を吐出するノーマルモードと、前記昇圧部を直列に接続
して前記ノーマルモードのほぼ半分の流量の燃料を吐出
するハーフモードと、を有してもよい。
【００１３】また、エンジンの回転数に関する情報と、
燃料ノズルに供給される燃料の流量に関する情報とに基
づいて、前記昇圧部の接続の切り替えを制御するとよ
い。この場合、エンジンの回転数に対して燃料消費量が
比較的少ない状態となっても、それに応じて昇圧部から
吐出される燃料の総流量を抑えることにより、燃料制御
ユニットから送り返される燃料の余剰分を確実に少なく
できる。
燃料ノズルに供給される燃料の流量に関する情報とに基
づいて、前記昇圧部の接続の切り替えを制御するとよ
い。この場合、エンジンの回転数に対して燃料消費量が
比較的少ない状態となっても、それに応じて昇圧部から
吐出される燃料の総流量を抑えることにより、燃料制御
ユニットから送り返される燃料の余剰分を確実に少なく
できる。
【００１４】また、本発明は、複数の昇圧部で燃料を所
定の圧力に昇圧して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供
給するガスタービンエンジンの燃料供給システムであっ
て、前記昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替える
制御機構を有することを特徴とする。このガスタービン
エンジンの燃料供給システムでは、複数の昇圧部の接続
を並列と直列との間で切り替える制御機構を有すること
から、上述したガスタービンエンジンの燃料供給方法を
実施できる。この場合において、前記昇圧部は、３連式
のギアポンプであってもよい。
定の圧力に昇圧して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供
給するガスタービンエンジンの燃料供給システムであっ
て、前記昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替える
制御機構を有することを特徴とする。このガスタービン
エンジンの燃料供給システムでは、複数の昇圧部の接続
を並列と直列との間で切り替える制御機構を有すること
から、上述したガスタービンエンジンの燃料供給方法を
実施できる。この場合において、前記昇圧部は、３連式
のギアポンプであってもよい。
【００１５】また、本発明は、複数の昇圧部で燃料を所
定の圧力に昇圧して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供
給するガスタービンエンジンの燃料供給システムであっ
て、前記昇圧部は、第１昇圧部と第２昇圧部とを有する
３連式のギアポンプであり、前記第１昇圧部の吐出口の
接続先を、前記第２昇圧部の吸込口、前記第２昇圧部の
吐出口、及び前記第１昇圧部の吸込口のうちのいずれか
に切り替える制御機構を有することを特徴とする。この
ガスタービンエンジンの燃料供給システムでは、第１昇
圧部及び第２昇圧部を有する３連式ギアポンプにおける
第１昇圧部の吐出口の接続先を、第２昇圧部の吸込口、
第２昇圧部の吐出口、及び第１昇圧部の吸込口のうちの
いずれかに切り替えることにより、昇圧部から吐出され
る燃料の総流量を、所定流量からそのほぼ半分の流量に
変化させたり、所定流量からさらに別の流量に変化させ
ることが可能となる。
定の圧力に昇圧して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供
給するガスタービンエンジンの燃料供給システムであっ
て、前記昇圧部は、第１昇圧部と第２昇圧部とを有する
３連式のギアポンプであり、前記第１昇圧部の吐出口の
接続先を、前記第２昇圧部の吸込口、前記第２昇圧部の
吐出口、及び前記第１昇圧部の吸込口のうちのいずれか
に切り替える制御機構を有することを特徴とする。この
ガスタービンエンジンの燃料供給システムでは、第１昇
圧部及び第２昇圧部を有する３連式ギアポンプにおける
第１昇圧部の吐出口の接続先を、第２昇圧部の吸込口、
第２昇圧部の吐出口、及び第１昇圧部の吸込口のうちの
いずれかに切り替えることにより、昇圧部から吐出され
る燃料の総流量を、所定流量からそのほぼ半分の流量に
変化させたり、所定流量からさらに別の流量に変化させ
ることが可能となる。
【００１６】また、エンジンの回転数に関する情報を計
測する回転計と、燃料ノズルに供給される燃料の流量に
関する情報を計測する流量計とを有し、前記制御機構
は、前記回転計の計測結果と、前記流量計の計測結果と
に基づいて、前記昇圧部の接続の切り替えを制御するこ
とにより、エンジンの回転数に対して燃料消費量が比較
的少ない状態となっても、それらの計測結果に応じて昇
圧部から吐出される燃料の総流量を抑えることにより、
燃料制御ユニットから送り返される燃料の余剰分を確実
に少なくできる。
測する回転計と、燃料ノズルに供給される燃料の流量に
関する情報を計測する流量計とを有し、前記制御機構
は、前記回転計の計測結果と、前記流量計の計測結果と
に基づいて、前記昇圧部の接続の切り替えを制御するこ
とにより、エンジンの回転数に対して燃料消費量が比較
的少ない状態となっても、それらの計測結果に応じて昇
圧部から吐出される燃料の総流量を抑えることにより、
燃料制御ユニットから送り返される燃料の余剰分を確実
に少なくできる。
【００１７】また、本発明は、航空機の推進動力源とし
て用いられるガスタービンエンジンであって、上述した
燃料供給システムを有することを特徴とする。このガス
タービンエンジンでは、上述した燃料供給システムを用
いて燃料の温度上昇を抑制することにより、燃料を用い
て潤滑油を効率的に冷却できる。
て用いられるガスタービンエンジンであって、上述した
燃料供給システムを有することを特徴とする。このガス
タービンエンジンでは、上述した燃料供給システムを用
いて燃料の温度上昇を抑制することにより、燃料を用い
て潤滑油を効率的に冷却できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
エンジンの燃料供給システムの実施形態について図面を
参照して説明する。図１は、本発明のガスタービンエン
ジンの燃料供給システムの一実施形態を示す概略系統図
である。図１に示す燃料供給システムにおいて、燃料タ
ンク１０の燃料は、昇圧部としての燃料ポンプ１１によ
って昇圧されるとともに、燃料制御ユニット１２によっ
てその流量が決定され、流量計１３、及びオイルクーラ
１４等を介して、燃料ノズル１５に送られる。また、燃
料制御ユニット１２における燃料の余剰分は、バイパス
配管１６を通って燃料ポンプ１１の入口に送り返され
る。なお、実際には、フィルタや各種バルブ等が配管経
路中に配置されるが簡略化のためここでは省略してい
る。また、オイルクーラ１４は、燃料と潤滑油との熱交
換によって潤滑油を冷却するものであり、不図示の潤滑
油システムに接続されている。
エンジンの燃料供給システムの実施形態について図面を
参照して説明する。図１は、本発明のガスタービンエン
ジンの燃料供給システムの一実施形態を示す概略系統図
である。図１に示す燃料供給システムにおいて、燃料タ
ンク１０の燃料は、昇圧部としての燃料ポンプ１１によ
って昇圧されるとともに、燃料制御ユニット１２によっ
てその流量が決定され、流量計１３、及びオイルクーラ
１４等を介して、燃料ノズル１５に送られる。また、燃
料制御ユニット１２における燃料の余剰分は、バイパス
配管１６を通って燃料ポンプ１１の入口に送り返され
る。なお、実際には、フィルタや各種バルブ等が配管経
路中に配置されるが簡略化のためここでは省略してい
る。また、オイルクーラ１４は、燃料と潤滑油との熱交
換によって潤滑油を冷却するものであり、不図示の潤滑
油システムに接続されている。
【００１９】さて、本実施形態では、燃料ポンプ１１と
して３連式のギアポンプが用いられている。すなわち、
燃料ポンプ１１は、エンジンから伝達された回転運動に
より駆動力を得る原動ギア２０と、この原動ギア２０を
挟んで互いに対向する位置に配される２つの従動ギア
（第１従動ギア２１、及び第２従動ギア２２）とを含ん
で構成されている。
して３連式のギアポンプが用いられている。すなわち、
燃料ポンプ１１は、エンジンから伝達された回転運動に
より駆動力を得る原動ギア２０と、この原動ギア２０を
挟んで互いに対向する位置に配される２つの従動ギア
（第１従動ギア２１、及び第２従動ギア２２）とを含ん
で構成されている。
【００２０】図２に示すように、原動ギア２０と各従動
ギア２１，２２とはそれぞれケーシング２３内で互いに
かみ合わされており、各吸込口２４，２５からギアの歯
と歯の間に流れ込んだ燃料は、ギアの回転に伴って隣合
う歯とケーシング２３の壁面とで囲まれる空間に閉じ込
められて昇圧され、各吐出口２６，２７まで移動して送
り出される。すなわち、この燃料ポンプ１１は、原動ギ
ア２０と第１従動ギア２１とを主体とする第１昇圧部２
８と、原動ギア２０と第２従動ギア２２とを主体とする
第２昇圧部２９とを有する構造となっている。第１従動
ギア２１と第２従動ギア２２とは同じ大きさのギアが用
いられており、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９とは、
原動ギア２０の回転数に対する吐出流量が同一である。
なお、各ギアの歯形としては、平歯、はすばなどに限定
されず、正弦曲線やトロコイド曲線など様々な歯形が適
用可能である。
ギア２１，２２とはそれぞれケーシング２３内で互いに
かみ合わされており、各吸込口２４，２５からギアの歯
と歯の間に流れ込んだ燃料は、ギアの回転に伴って隣合
う歯とケーシング２３の壁面とで囲まれる空間に閉じ込
められて昇圧され、各吐出口２６，２７まで移動して送
り出される。すなわち、この燃料ポンプ１１は、原動ギ
ア２０と第１従動ギア２１とを主体とする第１昇圧部２
８と、原動ギア２０と第２従動ギア２２とを主体とする
第２昇圧部２９とを有する構造となっている。第１従動
ギア２１と第２従動ギア２２とは同じ大きさのギアが用
いられており、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９とは、
原動ギア２０の回転数に対する吐出流量が同一である。
なお、各ギアの歯形としては、平歯、はすばなどに限定
されず、正弦曲線やトロコイド曲線など様々な歯形が適
用可能である。
【００２１】図１に戻り、本実施形態では、上述した燃
料ポンプ１１における第１昇圧部２８と第２昇圧部２９
との配管系統上の配列（接続）を、直列又は並列に切り
替えるためのバルブ３０，３１，３２が配設されてい
る。すなわち、バルブ３０を開、バルブ３１を閉、バル
ブ３２を開とすることにより、燃料ポンプ１１に対して
第１及び第２昇圧部２８，２９の各吸込口がともに接続
されるとともに、燃料制御ユニット１２に対して第１及
び第２昇圧部２８，２９の各吐出口がともに接続され
る。これにより、燃料ポンプ１１における第１昇圧部２
８と第２昇圧部２９とが並列状態に配列される。これと
は逆に、バルブ３０を閉、バルブ３１を開、バルブ３２
を閉とすることにより、燃料ポンプ１１に対して第１昇
圧部２８の吸込口が接続され、第１昇圧部２８の吐出口
と第２昇圧部２９の吸込口とが接続され、第２昇圧部２
９の吐出口と燃料制御ユニット１２とが接続される。こ
れにより、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが直列状
態に配列される。
料ポンプ１１における第１昇圧部２８と第２昇圧部２９
との配管系統上の配列（接続）を、直列又は並列に切り
替えるためのバルブ３０，３１，３２が配設されてい
る。すなわち、バルブ３０を開、バルブ３１を閉、バル
ブ３２を開とすることにより、燃料ポンプ１１に対して
第１及び第２昇圧部２８，２９の各吸込口がともに接続
されるとともに、燃料制御ユニット１２に対して第１及
び第２昇圧部２８，２９の各吐出口がともに接続され
る。これにより、燃料ポンプ１１における第１昇圧部２
８と第２昇圧部２９とが並列状態に配列される。これと
は逆に、バルブ３０を閉、バルブ３１を開、バルブ３２
を閉とすることにより、燃料ポンプ１１に対して第１昇
圧部２８の吸込口が接続され、第１昇圧部２８の吐出口
と第２昇圧部２９の吸込口とが接続され、第２昇圧部２
９の吐出口と燃料制御ユニット１２とが接続される。こ
れにより、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが直列状
態に配列される。
【００２２】また、各バルブ３０，３１，３２の開閉の
タイミングは、バルブ制御ユニット３３により制御され
る。このバルブ制御ユニット３３には、流量計１３で計
測された燃料流量の情報と、回転計３４で計測されたエ
ンジンの回転数の情報とが供給されるようになってい
る。バルブ制御ユニット３３は、流量計１３の計測結果
と、回転計３４の計測結果とに基づいて、各バルブ３
１，３２，３３を開閉制御することにより、第１昇圧部
２８と第２昇圧部２９との配管系統上の配列を、直列と
並列との間で切り替えるようになっている。
タイミングは、バルブ制御ユニット３３により制御され
る。このバルブ制御ユニット３３には、流量計１３で計
測された燃料流量の情報と、回転計３４で計測されたエ
ンジンの回転数の情報とが供給されるようになってい
る。バルブ制御ユニット３３は、流量計１３の計測結果
と、回転計３４の計測結果とに基づいて、各バルブ３
１，３２，３３を開閉制御することにより、第１昇圧部
２８と第２昇圧部２９との配管系統上の配列を、直列と
並列との間で切り替えるようになっている。
【００２３】次に、図３を参照して、本発明に係るガス
タービンエンジンの燃料供給方法の一例について説明す
る。図３は、上述した実施形態の動作を説明するための
状態図であり、図３（ａ）は燃料ポンプ１１における第
１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが並列状態に配列され
た様子を示し、図３（ｂ）は燃料ポンプ１１における第
１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが直列状態に配列され
た様子を示している。
タービンエンジンの燃料供給方法の一例について説明す
る。図３は、上述した実施形態の動作を説明するための
状態図であり、図３（ａ）は燃料ポンプ１１における第
１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが並列状態に配列され
た様子を示し、図３（ｂ）は燃料ポンプ１１における第
１昇圧部２８と第２昇圧部２９とが直列状態に配列され
た様子を示している。
【００２４】図３（ａ）において、第１昇圧部２８と第
２昇圧部２９とが並列状態に配列されることから、燃料
タンクからの燃料は、第１及び第２昇圧部２８，２９の
各吸込口２４，２５に向けて分岐して流れ、各吸込口２
４，２５に低圧で流れ込んだ燃料は、各昇圧部２８，２
９で昇圧されて、各吐出口２６，２７では高圧となる。
このとき、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との吐出流
量は同一であることから、燃料ポンプ１１からは、第１
昇圧部２８の吐出流量と第２昇圧部２９の吐出流量との
ほぼ合計流量の燃料が吐出される（ノーマルモード）。
２昇圧部２９とが並列状態に配列されることから、燃料
タンクからの燃料は、第１及び第２昇圧部２８，２９の
各吸込口２４，２５に向けて分岐して流れ、各吸込口２
４，２５に低圧で流れ込んだ燃料は、各昇圧部２８，２
９で昇圧されて、各吐出口２６，２７では高圧となる。
このとき、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との吐出流
量は同一であることから、燃料ポンプ１１からは、第１
昇圧部２８の吐出流量と第２昇圧部２９の吐出流量との
ほぼ合計流量の燃料が吐出される（ノーマルモード）。
【００２５】一方、図３（ｂ）において、第１昇圧部２
８と第２昇圧部２９とが直列状態に配列されることか
ら、燃料タンクからの燃料は、第１昇圧部２８の吸込口
２４に流れ、吸込口２４に低圧で流れ込んだ燃料は、第
１昇圧部２８で昇圧され、その吐出口２６では中圧とな
る。さらに、この吐出口２６から第２昇圧部２９の吸込
口２５に中圧で流れ込んだ燃料は、第２昇圧部２９で昇
圧され、その吐出口２７で高圧となる。このとき、第１
昇圧部２８と第２昇圧部２９との吐出流量は同一であ
り、それらが直列に配列されていることから、燃料ポン
プ１１からは、第２昇圧部２９の吐出流量（＝第１昇圧
部２８の吐出流量）と同流量の燃料が吐出される（ハー
フモード）。
８と第２昇圧部２９とが直列状態に配列されることか
ら、燃料タンクからの燃料は、第１昇圧部２８の吸込口
２４に流れ、吸込口２４に低圧で流れ込んだ燃料は、第
１昇圧部２８で昇圧され、その吐出口２６では中圧とな
る。さらに、この吐出口２６から第２昇圧部２９の吸込
口２５に中圧で流れ込んだ燃料は、第２昇圧部２９で昇
圧され、その吐出口２７で高圧となる。このとき、第１
昇圧部２８と第２昇圧部２９との吐出流量は同一であ
り、それらが直列に配列されていることから、燃料ポン
プ１１からは、第２昇圧部２９の吐出流量（＝第１昇圧
部２８の吐出流量）と同流量の燃料が吐出される（ハー
フモード）。
【００２６】すなわち、各ギアの回転数が一定の条件下
において、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との配列
（接続）を並列と直列との間で切り替えることにより、
吐出圧力を所望の圧力に維持したまま、燃料ポンプ１１
からの吐出流量を変化させることが可能となる。上述し
た例では、並列状態のノーマルモードに比べて、直列状
態のハーフモードでは、ギアの回転数が一定にもかかわ
らず、燃料ポンプ１１からの吐出流量がほぼ１／２にな
る。なお、燃料ポンプ１１の各ギアの回転数はエンジン
の回転数に比例する。
において、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との配列
（接続）を並列と直列との間で切り替えることにより、
吐出圧力を所望の圧力に維持したまま、燃料ポンプ１１
からの吐出流量を変化させることが可能となる。上述し
た例では、並列状態のノーマルモードに比べて、直列状
態のハーフモードでは、ギアの回転数が一定にもかかわ
らず、燃料ポンプ１１からの吐出流量がほぼ１／２にな
る。なお、燃料ポンプ１１の各ギアの回転数はエンジン
の回転数に比例する。
【００２７】そのため、航空機が高空の巡航状態である
場合など、エンジンの回転数に対して燃料消費量が比較
的少なくなる状態が生じた場合にも、燃料ポンプ１１か
ら吐出される燃料の流量を抑えることにより、燃料制御
ユニット１２から送り返される燃料の余剰分を抑え、昇
圧部（燃料ポンプ１１）を通過する燃料の循環量を減少
させて、燃料の温度上昇を抑制できる。また、上述した
ハーフモードでは、各昇圧部２８，２９からそれぞれ吐
出される燃料の流量はノーマルモードと同じであるもの
の、昇圧の割合が低圧から中圧と低いことから、昇圧に
伴って発生する熱量は少ない。したがって、この点から
も燃料の温度上昇が抑制される。
場合など、エンジンの回転数に対して燃料消費量が比較
的少なくなる状態が生じた場合にも、燃料ポンプ１１か
ら吐出される燃料の流量を抑えることにより、燃料制御
ユニット１２から送り返される燃料の余剰分を抑え、昇
圧部（燃料ポンプ１１）を通過する燃料の循環量を減少
させて、燃料の温度上昇を抑制できる。また、上述した
ハーフモードでは、各昇圧部２８，２９からそれぞれ吐
出される燃料の流量はノーマルモードと同じであるもの
の、昇圧の割合が低圧から中圧と低いことから、昇圧に
伴って発生する熱量は少ない。したがって、この点から
も燃料の温度上昇が抑制される。
【００２８】また、ノーマルモードとハーフモードとの
切り替えを、回転計３４（図１参照）で計測されるエン
ジンの回転数と、流量計１３（図１参照）で計測される
燃料ノズルに供給される燃料の流量とに基づいて制御す
ることにより、燃料制御ユニット１２から送り返される
燃料の余剰分を確実に少なくできる。
切り替えを、回転計３４（図１参照）で計測されるエン
ジンの回転数と、流量計１３（図１参照）で計測される
燃料ノズルに供給される燃料の流量とに基づいて制御す
ることにより、燃料制御ユニット１２から送り返される
燃料の余剰分を確実に少なくできる。
【００２９】上述した燃料供給システムを有するガスタ
ービンエンジンにあっては、巡航状態を含んだ飛行可能
領域全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的
な燃料供給を実現できる。すなわち、例えば、比較的燃
料消費量の多い離陸時にあっては燃料供給システムを上
述したノーマルモードとし、高空での巡航時にあっては
燃料供給システムを上述したハーフモードとすることに
より、燃料の温度上昇を抑制し、燃料を冷媒として用い
て潤滑油を効率的に冷却できる。
ービンエンジンにあっては、巡航状態を含んだ飛行可能
領域全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的
な燃料供給を実現できる。すなわち、例えば、比較的燃
料消費量の多い離陸時にあっては燃料供給システムを上
述したノーマルモードとし、高空での巡航時にあっては
燃料供給システムを上述したハーフモードとすることに
より、燃料の温度上昇を抑制し、燃料を冷媒として用い
て潤滑油を効率的に冷却できる。
【００３０】したがって、エンジン内に取り入れた空気
を潤滑油の冷媒として用いる必要が少なくなり、エンジ
ンの推力や燃費の低下を抑制できる。特に、エンジン燃
費が向上し、燃料消費量がより少なくなる傾向の近年の
航空機にあっても、エンジンの回転数に関係なく燃料ポ
ンプから吐出される燃料の流量を任意のタイミングで抑
制できるので、熱収支の向上を図ることができる。
を潤滑油の冷媒として用いる必要が少なくなり、エンジ
ンの推力や燃費の低下を抑制できる。特に、エンジン燃
費が向上し、燃料消費量がより少なくなる傾向の近年の
航空機にあっても、エンジンの回転数に関係なく燃料ポ
ンプから吐出される燃料の流量を任意のタイミングで抑
制できるので、熱収支の向上を図ることができる。
【００３１】なお、上述した実施形態において示した各
構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発
明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づ
き種々変更可能である。
構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発
明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づ
き種々変更可能である。
【００３２】例えば、上述した実施形態では、複数の昇
圧部を有する機構として３連式のギアポンプを用いてい
るため、小型軽量化が図れるという利点がある。しかし
ながら、本発明は、これに限定されるものではなく、複
数の昇圧部を有する機構として、２連式のギアポンプを
２つ用いるようにしてもよい。さらに、燃料を昇圧する
機構としてギアポンプ以外の手段を用いてもよい。
圧部を有する機構として３連式のギアポンプを用いてい
るため、小型軽量化が図れるという利点がある。しかし
ながら、本発明は、これに限定されるものではなく、複
数の昇圧部を有する機構として、２連式のギアポンプを
２つ用いるようにしてもよい。さらに、燃料を昇圧する
機構としてギアポンプ以外の手段を用いてもよい。
【００３３】また、上述した実施形態を用いた例では、
３連式のギアポンプを用いて、ノーマルモードと、ノー
マルモードのほぼ半分の流量の燃料を吐出するハーフモ
ードとの２つのモードについて説明しているが、３連式
のギアポンプを用いて流量を変化させるモードはこれに
限定されない。
３連式のギアポンプを用いて、ノーマルモードと、ノー
マルモードのほぼ半分の流量の燃料を吐出するハーフモ
ードとの２つのモードについて説明しているが、３連式
のギアポンプを用いて流量を変化させるモードはこれに
限定されない。
【００３４】例えば、図４は、上述した燃料供給システ
ムの他の動作例を示しており、この例では、第１昇圧部
２８の吐出口２６が第１昇圧部２８の吸込口２４に連結
され、第２昇圧部２９の吸込口２５が塞がれた状態にな
っている。なお、配管の接続変更に伴いバルブの配置も
図３の状態から適宜変更されているものとする。これに
より、本例では、各ギアの回転数が一定の条件下におい
て、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との配列（接続）
を並列及び直列とは別の状態に切り替えることにより、
上述したノーマルモードの約１／４の流量の燃料を燃料
ポンプ１１から吐出する。すなわち、燃料タンクから吸
込口２４に低圧で流れ込んだ燃料は、第１昇圧部２８で
昇圧されるものの、吐出口２６が吸込口２４に連結され
ているため、吐出口２６では低圧のままとなる。また、
燃料の一部は、ギア２０とケーシング２３の壁面とで囲
まれる空間に閉じ込められて昇圧され、第２昇圧部２９
の吐出口２７まで移動して高圧となる。このとき、第２
昇圧部２９の吐出口２７まで送られる燃料の流量は、先
の図３に示したハーフモードのほぼ半分の流量となる。
そのため、燃料ポンプ１１からの燃料の吐出流量は、上
述したノーマルモードに比べて、ほぼ１／４になる。な
お、この図４の例では、第１昇圧部２８を介して燃料が
循環するものの、吸込口２４及び吐出口２６ともに低圧
のため、循環に伴う燃料の温度上昇は少ない。また、第
２昇圧部２９の吸込口２５は負圧に傾くことになる。
ムの他の動作例を示しており、この例では、第１昇圧部
２８の吐出口２６が第１昇圧部２８の吸込口２４に連結
され、第２昇圧部２９の吸込口２５が塞がれた状態にな
っている。なお、配管の接続変更に伴いバルブの配置も
図３の状態から適宜変更されているものとする。これに
より、本例では、各ギアの回転数が一定の条件下におい
て、第１昇圧部２８と第２昇圧部２９との配列（接続）
を並列及び直列とは別の状態に切り替えることにより、
上述したノーマルモードの約１／４の流量の燃料を燃料
ポンプ１１から吐出する。すなわち、燃料タンクから吸
込口２４に低圧で流れ込んだ燃料は、第１昇圧部２８で
昇圧されるものの、吐出口２６が吸込口２４に連結され
ているため、吐出口２６では低圧のままとなる。また、
燃料の一部は、ギア２０とケーシング２３の壁面とで囲
まれる空間に閉じ込められて昇圧され、第２昇圧部２９
の吐出口２７まで移動して高圧となる。このとき、第２
昇圧部２９の吐出口２７まで送られる燃料の流量は、先
の図３に示したハーフモードのほぼ半分の流量となる。
そのため、燃料ポンプ１１からの燃料の吐出流量は、上
述したノーマルモードに比べて、ほぼ１／４になる。な
お、この図４の例では、第１昇圧部２８を介して燃料が
循環するものの、吸込口２４及び吐出口２６ともに低圧
のため、循環に伴う燃料の温度上昇は少ない。また、第
２昇圧部２９の吸込口２５は負圧に傾くことになる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を得ることができる。本発明のガスタービン
エンジンの燃料供給方法またはガスタービンエンジンの
燃料供給システムによれば、エンジンの回転数に対して
燃料消費量が少なくなる場合にも、燃料を昇圧する複数
の昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替えることに
より、昇圧部から吐出される燃料の総流量を抑えること
ができる。これにより、昇圧部を通過する燃料の循環量
を減少させて、燃料の温度上昇を抑制できる。また、本
発明のガスタービンによれば、本発明の燃料供給システ
ムを有することにより、巡航状態を含んだ飛行可能領域
全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的な燃
料供給を実現できる。
以下の効果を得ることができる。本発明のガスタービン
エンジンの燃料供給方法またはガスタービンエンジンの
燃料供給システムによれば、エンジンの回転数に対して
燃料消費量が少なくなる場合にも、燃料を昇圧する複数
の昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替えることに
より、昇圧部から吐出される燃料の総流量を抑えること
ができる。これにより、昇圧部を通過する燃料の循環量
を減少させて、燃料の温度上昇を抑制できる。また、本
発明のガスタービンによれば、本発明の燃料供給システ
ムを有することにより、巡航状態を含んだ飛行可能領域
全体において、熱収支に対して無駄の少ない効率的な燃
料供給を実現できる。
【図１】 本発明にガスタービンエンジンの燃料供給シ
ステムの一実施形態を示す概略系統図である。
ステムの一実施形態を示す概略系統図である。
【図２】 燃料ポンプの構成を模式的に示す図である。
【図３】 図１の燃料供給システムの動作を説明するた
めの状態図である。
めの状態図である。
【図４】 燃料供給システムの他の動作例を示す状態図
である。
である。
【図５】 従来の燃料ポンプの構成を模式的に示す図で
ある。
ある。
１０ 燃料タンク １１ 燃料ポンプ（昇圧部） １２ 燃料制御ユニット １３ 流量計 １４ オイルクーラ １５ 燃料ノズル １６ バイパス配管 ２８ 第１昇圧部 ２９ 第２昇圧部 ３３ バルブ制御ユニット ３４ 回転計
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 2/18 ３１１ Ｆ０４Ｃ 2/18 ３１１Ｃ 11/00 11/00 Ｆ (72)発明者 松永 易 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 森岡 典子 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 Ｆターム(参考） 3H041 AA02 BB02 CC21 DD12 DD13 DD17 DD18 3H045 AA05 AA10 AA14 AA24 BA19 CA06 DA05 DA12 DA15 DA34 EA14 EA17 EA26 EA34
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の昇圧部で燃料を所定の圧力に昇圧
して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供給するガスター
ビンエンジンの燃料供給方法であって、 前記昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替えること
を特徴とするガスタービンエンジンの燃料供給方法。 - 【請求項２】 前記昇圧部は２箇所に設けられ、 前記昇圧部を並列に接続して所定流量の燃料を吐出する
ノーマルモードと、前記昇圧部を直列に接続して前記ノ
ーマルモードのほぼ半分の流量の燃料を吐出するハーフ
モードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の
ガスタービンエンジンの燃料供給方法。 - 【請求項３】 エンジンの回転数に関する情報と、燃料
ノズルに供給される燃料の流量に関する情報とに基づい
て、前記昇圧部の接続の切り替えを制御することを特徴
とする請求項１または請求項２に記載のガスタービンエ
ンジンの燃料供給方法。 - 【請求項４】 複数の昇圧部で燃料を所定の圧力に昇圧
して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供給するガスター
ビンエンジンの燃料供給システムであって、 前記昇圧部の接続を並列と直列との間で切り替える制御
機構を有することを特徴とするガスタービンエンジンの
燃料供給システム。 - 【請求項５】 前記昇圧部は、３連式のギアポンプであ
ることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエン
ジンの燃料供給システム。 - 【請求項６】 複数の昇圧部で燃料を所定の圧力に昇圧
して、燃料ノズルに所定流量の燃料を供給するガスター
ビンエンジンの燃料供給システムであって、 前記昇圧部は、第１昇圧部と第２昇圧部とを有する３連
式のギアポンプであり、 前記第１昇圧部の吐出口の接続先を、前記第２昇圧部の
吸込口、前記第２昇圧部の吐出口、及び前記第１昇圧部
の吸込口のうちのいずれかに切り替える制御機構を有す
ることを特徴とするガスタービンエンジンの燃料供給シ
ステム。 - 【請求項７】 エンジンの回転数に関する情報を計測す
る回転計と、燃料ノズルに供給される燃料の流量に関す
る情報を計測する流量計とを有し、 前記制御機構は、前記回転計の計測結果と、前記流量計
の計測結果とに基づいて、前記昇圧部の接続の切り替え
を制御することを特徴とする請求項４から請求項６のう
ちのいずれか一項に記載のガスタービンエンジンの燃料
供給システム。 - 【請求項８】 航空機の推進動力源として用いられるガ
スタービンエンジンであって、 請求項４から請求項７のうちのいずれか一項に記載の燃
料供給システムを有することを特徴とするガスタービン
エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001106385A JP4206646B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | ガスタービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システム、並びにガスタービンエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001106385A JP4206646B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | ガスタービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システム、並びにガスタービンエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303160A true JP2002303160A (ja) | 2002-10-18 |
| JP4206646B2 JP4206646B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=18958902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001106385A Expired - Lifetime JP4206646B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | ガスタービンエンジンの燃料供給方法及びその燃料供給システム、並びにガスタービンエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4206646B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1743092A2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-01-17 | Argo-Tech Corporation | Two-displacement setting variable displacement pump used as engine over-thrust protection with fuel system thermal benefit |
| US7591640B2 (en) * | 2006-08-30 | 2009-09-22 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Three gear type gear pump of a fuel supply system |
| JP2012193693A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Ihi Corp | 燃料供給装置 |
| CN102878074A (zh) * | 2012-10-04 | 2013-01-16 | 张意立 | 一种改进齿轮泵 |
| CN102926999A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种双内螺纹气囊平衡齿轮泵 |
| CN102926996A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种双外螺纹辐条弹簧齿轮泵 |
| CN102926997A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种法兰内螺纹锥形弹簧齿轮泵 |
| CN102926998A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种内外螺纹自身平衡齿轮泵 |
| WO2014112484A1 (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | 株式会社Ihi | 燃料システム |
| JP2015194134A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社Ihi | ３連ギアポンプ及び流体供給装置 |
| CN107905900A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-04-13 | 北京航天宏恩动力技术有限公司 | 微型涡轮喷气发动机燃油控制方法及装置、存储介质 |
| WO2020250796A1 (ja) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社Ihi | ポンプシステム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6014530B2 (ja) | 2013-03-27 | 2016-10-25 | 株式会社ショーワ | 船舶推進機用トリム・チルト装置 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001106385A patent/JP4206646B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1743092A2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-01-17 | Argo-Tech Corporation | Two-displacement setting variable displacement pump used as engine over-thrust protection with fuel system thermal benefit |
| JP2007530873A (ja) * | 2004-03-29 | 2007-11-01 | アーゴ−テック・コーポレーション | 燃料系統熱便益を備えたエンジンのオーバースラスト防止用として用いられる、二押退け容積が設定される可変容積ポンプ |
| EP1743092A4 (en) * | 2004-03-29 | 2011-11-23 | Eaton Ind Corp | VARIABLE CYLINDREE PUMP HAVING A DOUBLE CYLINDER ADJUSTMENT AS A PROTECTION AGAINST OVERPROOFING OF THE ENGINE WITH A HIGH THERMAL EFFICIENCY OVERFLOW FOR THE FUEL SYSTEM |
| US7591640B2 (en) * | 2006-08-30 | 2009-09-22 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Three gear type gear pump of a fuel supply system |
| JP2012193693A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Ihi Corp | 燃料供給装置 |
| CN102878074A (zh) * | 2012-10-04 | 2013-01-16 | 张意立 | 一种改进齿轮泵 |
| CN102926999A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种双内螺纹气囊平衡齿轮泵 |
| CN102926996A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种双外螺纹辐条弹簧齿轮泵 |
| CN102926997A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种法兰内螺纹锥形弹簧齿轮泵 |
| CN102926998A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-13 | 张意立 | 一种内外螺纹自身平衡齿轮泵 |
| WO2014112484A1 (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | 株式会社Ihi | 燃料システム |
| JP2014137053A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Ihi Corp | 燃料システム |
| US9828916B2 (en) | 2013-01-18 | 2017-11-28 | Ihi Corporation | Fuel system |
| JP2015194134A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社Ihi | ３連ギアポンプ及び流体供給装置 |
| CN107905900A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-04-13 | 北京航天宏恩动力技术有限公司 | 微型涡轮喷气发动机燃油控制方法及装置、存储介质 |
| CN107905900B (zh) * | 2017-10-25 | 2019-12-03 | 北京航天宏恩动力技术有限公司 | 微型涡轮喷气发动机燃油控制方法及装置、存储介质 |
| WO2020250796A1 (ja) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社Ihi | ポンプシステム |
| JPWO2020250796A1 (ja) * | 2019-06-11 | 2021-10-21 | 株式会社Ihi | ポンプシステム |
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| EP3985255A4 (en) * | 2019-06-11 | 2023-06-28 | IHI Corporation | Pump system |
| US11933294B2 (en) | 2019-06-11 | 2024-03-19 | Ihi Corporation | Pump system |
Also Published As
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| JP4206646B2 (ja) | 2009-01-14 |
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