JP2003056406A - 可変サイクルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法 - Google Patents
可変サイクルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法Info
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- JP2003056406A JP2003056406A JP2001241769A JP2001241769A JP2003056406A JP 2003056406 A JP2003056406 A JP 2003056406A JP 2001241769 A JP2001241769 A JP 2001241769A JP 2001241769 A JP2001241769 A JP 2001241769A JP 2003056406 A JP2003056406 A JP 2003056406A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 LPTVGのスロートエリアの、開口面積の大き
さを機械的に制御することなく、エンジンサイクルの可
変を行うことができる可変サイクルエンジン及びそのエ
ンジンサイクル可変方法を提供するものである。 【解決手段】 高圧タービン及び低圧タービンを備えた
多軸ガスタービンの、低圧タービンの静翼間に形成され
るノズルのスロートエリアの開口面積を変えることがで
きる可変サイクルエンジンにおいて、上記低圧タービン
の静翼表面及び／又はタービンシュラウド周面に空気の
吹出口を形成し、その吹出口から上記ノズルに空気を吹
き出す際、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿っ
て流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気
を吹出し、その空気の吹出量を調整することで剥離長さ
を調整すると共に、ノズルのスロートエリアの有効面積
を変えるようにしたものである。
さを機械的に制御することなく、エンジンサイクルの可
変を行うことができる可変サイクルエンジン及びそのエ
ンジンサイクル可変方法を提供するものである。 【解決手段】 高圧タービン及び低圧タービンを備えた
多軸ガスタービンの、低圧タービンの静翼間に形成され
るノズルのスロートエリアの開口面積を変えることがで
きる可変サイクルエンジンにおいて、上記低圧タービン
の静翼表面及び／又はタービンシュラウド周面に空気の
吹出口を形成し、その吹出口から上記ノズルに空気を吹
き出す際、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿っ
て流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気
を吹出し、その空気の吹出量を調整することで剥離長さ
を調整すると共に、ノズルのスロートエリアの有効面積
を変えるようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変サイクルエン
ジン及びそのエンジンサイクル可変方法に係り、特に、
航空機などの多軸ガスタービンに用いられる可変サイク
ルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法に関する
ものである。
ジン及びそのエンジンサイクル可変方法に係り、特に、
航空機などの多軸ガスタービンに用いられる可変サイク
ルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】マッハ数０の地上静止状態からマッハ数
３程度の超音速状態までの広い速度域に亘って高い効率
を要求される超音速航空機のターボジェットエンジンに
は、離着陸時の低騒音（低排気速度）と高マッハ加速時
の高比推力（高排気速度）という相反する要求があるこ
とから、高速と低速でバイパス比（ファンから直接噴出
される空気と圧縮機を経て燃焼に関与する空気の流量の
比率）を変化させることができる可変サイクルエンジン
が有力視されている。
３程度の超音速状態までの広い速度域に亘って高い効率
を要求される超音速航空機のターボジェットエンジンに
は、離着陸時の低騒音（低排気速度）と高マッハ加速時
の高比推力（高排気速度）という相反する要求があるこ
とから、高速と低速でバイパス比（ファンから直接噴出
される空気と圧縮機を経て燃焼に関与する空気の流量の
比率）を変化させることができる可変サイクルエンジン
が有力視されている。
【０００３】この可変サイクルエンジンは、流体の流れ
方向上流側から順に、ファン、高圧圧縮機(以下、ＨＰ
Ｃと示す)、燃焼器、高圧タービン(以下、ＨＰＴと示
す)、及び低圧タービン(以下、ＬＰＴと示す)で主に構
成されており、可変機構の一つとして可変低圧タービン
ノズル(以下、LPTVGと示す)を備えている。LPTVGは、そ
のスロートエリアの開口面積の大きさを所定範囲内で制
御することにより、ＨＰＴとＬＰＴの仕事配分の調整を
可能とするものである。つまり、超音速飛行時には、LP
TVGを開放してＨＰＣの仕事を増加させると共に、ファ
ンの仕事を減少させることで、バイパス比を小さくし、
高排気速度を得るようにしている。また、離陸時及び亜
音速巡航時には、LPTVGを絞ってファンの仕事を増加さ
せると共に、ＨＰＣの仕事を減少させることで、バイパ
ス比を大きくし、低排気速度を得るようにしている。
方向上流側から順に、ファン、高圧圧縮機(以下、ＨＰ
Ｃと示す)、燃焼器、高圧タービン(以下、ＨＰＴと示
す)、及び低圧タービン(以下、ＬＰＴと示す)で主に構
成されており、可変機構の一つとして可変低圧タービン
ノズル(以下、LPTVGと示す)を備えている。LPTVGは、そ
のスロートエリアの開口面積の大きさを所定範囲内で制
御することにより、ＨＰＴとＬＰＴの仕事配分の調整を
可能とするものである。つまり、超音速飛行時には、LP
TVGを開放してＨＰＣの仕事を増加させると共に、ファ
ンの仕事を減少させることで、バイパス比を小さくし、
高排気速度を得るようにしている。また、離陸時及び亜
音速巡航時には、LPTVGを絞ってファンの仕事を増加さ
せると共に、ＨＰＣの仕事を減少させることで、バイパ
ス比を大きくし、低排気速度を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、LPTVGの開放
度、即ちスロートエリアの開口面積の大きさの制御は、
静翼の取付け角度を機械的に変えることで行っていた。
このため、LPTVGを駆動させるために、大きなアクチュ
エータ、サーボバルブなどが必要となり、静翼及び静翼
サポートなどの構造が複雑となってコスト上昇を招くと
いう問題があった。また、大型な駆動装置を必要とする
ことで、重量増を招くという問題があった。
度、即ちスロートエリアの開口面積の大きさの制御は、
静翼の取付け角度を機械的に変えることで行っていた。
このため、LPTVGを駆動させるために、大きなアクチュ
エータ、サーボバルブなどが必要となり、静翼及び静翼
サポートなどの構造が複雑となってコスト上昇を招くと
いう問題があった。また、大型な駆動装置を必要とする
ことで、重量増を招くという問題があった。
【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、LPTVGのスロートエリアの開口面積の大きさを
機械的に制御することなく、エンジンサイクルの可変を
行うことができる可変サイクルエンジン及びそのエンジ
ンサイクル可変方法を提供することにある。
目的は、LPTVGのスロートエリアの開口面積の大きさを
機械的に制御することなく、エンジンサイクルの可変を
行うことができる可変サイクルエンジン及びそのエンジ
ンサイクル可変方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る可変サイクルエンジンは、高圧タービン及び
低圧タービンを備えた多軸ガスタービンの、低圧タービ
ンの静翼間に形成されるノズルのスロートエリアの開口
面積を変えることができる可変サイクルエンジンにおい
て、上記低圧タービンの静翼表面及び／又はタービンシ
ュラウド周面に空気の吹出口を形成し、その吹出口から
上記ノズルに空気を吹き出す際、静翼表面又はタービン
シュラウド周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を
生じさせる角度で空気を吹出し、その空気の吹出量を調
整することで剥離長さを調整すると共に、ノズルのスロ
ートエリアの有効面積を変えるようにしたものである。
発明に係る可変サイクルエンジンは、高圧タービン及び
低圧タービンを備えた多軸ガスタービンの、低圧タービ
ンの静翼間に形成されるノズルのスロートエリアの開口
面積を変えることができる可変サイクルエンジンにおい
て、上記低圧タービンの静翼表面及び／又はタービンシ
ュラウド周面に空気の吹出口を形成し、その吹出口から
上記ノズルに空気を吹き出す際、静翼表面又はタービン
シュラウド周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を
生じさせる角度で空気を吹出し、その空気の吹出量を調
整することで剥離長さを調整すると共に、ノズルのスロ
ートエリアの有効面積を変えるようにしたものである。
【０００７】以上の構成によれば、低圧タービンの静翼
表面及び／又はタービンシュラウド周面に吹出口を形成
し、その吹出口から、静翼表面又はタービンシュラウド
周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を生じさせる
角度で空気を吹出すようにしたことで、LPTVGのスロー
トエリアの開口面積の大きさはそのままに、有効面積の
大きさを空気の吹出量により制御することができる。
表面及び／又はタービンシュラウド周面に吹出口を形成
し、その吹出口から、静翼表面又はタービンシュラウド
周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を生じさせる
角度で空気を吹出すようにしたことで、LPTVGのスロー
トエリアの開口面積の大きさはそのままに、有効面積の
大きさを空気の吹出量により制御することができる。
【０００８】ここで、上記吹出口は、低圧タービンの静
翼表面及び／又はタービンシュラウド周面の、ノズルの
スロートエリア近傍に形成することが好ましい。
翼表面及び／又はタービンシュラウド周面の、ノズルの
スロートエリア近傍に形成することが好ましい。
【０００９】一方、本発明に係る可変サイクルエンジン
のエンジンサイクル可変方法は、高圧タービン及び低圧
タービンを備えた多軸ガスタービンの、低圧タービンの
静翼間に形成されるノズルのスロートエリアの開口面積
を変えることができる可変サイクルエンジンのエンジン
サイクルを可変する方法において、上記低圧タービンの
静翼表面及び／又はタービンシュラウド周面に空気の吹
出口を形成し、その吹出口から上記ノズルに空気を吹き
出す際、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出し、その空気の吹出量を調整することで剥離長さを
調整すると共に、ノズルのスロートエリアの有効面積を
変えるものである。
のエンジンサイクル可変方法は、高圧タービン及び低圧
タービンを備えた多軸ガスタービンの、低圧タービンの
静翼間に形成されるノズルのスロートエリアの開口面積
を変えることができる可変サイクルエンジンのエンジン
サイクルを可変する方法において、上記低圧タービンの
静翼表面及び／又はタービンシュラウド周面に空気の吹
出口を形成し、その吹出口から上記ノズルに空気を吹き
出す際、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出し、その空気の吹出量を調整することで剥離長さを
調整すると共に、ノズルのスロートエリアの有効面積を
変えるものである。
【００１０】以上の方法によれば、低圧タービンの静翼
表面及び／又はタービンシュラウド周面に吹出口を形成
し、その吹出口から、静翼表面又はタービンシュラウド
周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を生じさせる
角度で空気を吹出すことで、LPTVGのスロートエリアの
開口面積の大きさはそのままに、有効面積の大きさを空
気の吹出量により制御することができ、エンジンサイク
ルの可変を行うことができる。
表面及び／又はタービンシュラウド周面に吹出口を形成
し、その吹出口から、静翼表面又はタービンシュラウド
周面に沿って流れるタービンガス流に剥離を生じさせる
角度で空気を吹出すことで、LPTVGのスロートエリアの
開口面積の大きさはそのままに、有効面積の大きさを空
気の吹出量により制御することができ、エンジンサイク
ルの可変を行うことができる。
【００１１】ここで、比推力を大きくする時は吹出口か
らの空気の吹出量を少なくし、比推力を小さくする時は
吹出口からの空気の吹出量を多くすることが好ましい。
らの空気の吹出量を少なくし、比推力を小さくする時は
吹出口からの空気の吹出量を多くすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基いて説明する。
を添付図面に基いて説明する。
【００１３】本発明に係る可変サイクルエンジンの断面
概略図を図１に、図１におけるLPTVGの第１の実施の形
態の斜視図を図２に、図２の３−３線矢視図を図３に示
す。
概略図を図１に、図１におけるLPTVGの第１の実施の形
態の斜視図を図２に、図２の３−３線矢視図を図３に示
す。
【００１４】図１に示すように、可変サイクルエンジン
１０は、エンジン本体部１１と、その本体部１１を覆う
ケーシング１２で構成され、本体部１１とケーシング１
２の間にバイパスノズル２１が形成される。また、本体
部１１の中央部には二重の回転軸２２，２３が設けら
れ、その外周部には流体の流れ方向上流側から順にファ
ン１３、高圧圧縮機(ＨＰＣ)１４、燃焼器１５、高圧タ
ービン(ＨＰＴ)１６、及び低圧タービン(ＬＰＴ)１７が
設けられ、ファン１３とＬＰＴ１７が内側の回転軸２２
により、ＨＰＣ１４とＨＰＴ１６が外側の回転軸２３に
より連結されている。
１０は、エンジン本体部１１と、その本体部１１を覆う
ケーシング１２で構成され、本体部１１とケーシング１
２の間にバイパスノズル２１が形成される。また、本体
部１１の中央部には二重の回転軸２２，２３が設けら
れ、その外周部には流体の流れ方向上流側から順にファ
ン１３、高圧圧縮機(ＨＰＣ)１４、燃焼器１５、高圧タ
ービン(ＨＰＴ)１６、及び低圧タービン(ＬＰＴ)１７が
設けられ、ファン１３とＬＰＴ１７が内側の回転軸２２
により、ＨＰＣ１４とＨＰＴ１６が外側の回転軸２３に
より連結されている。
【００１５】この可変サイクルエンジン１０の可変機構
の一つとして、可変低圧タービンノズル(LPTVG)３０を
有しており、図２，図３に示すように、ＬＰＴ１７の静
翼３１間に形成されている。静翼３１の表面には吹出口
３４が形成されており、この吹出口３４からLPTVG３０
に２次空気（空気）３５を吹出すことが可能である。静
翼３１の表面に形成される吹出口３４は、LPTVG３０の
スロートエリア３２近傍に形成することが好ましい。こ
こで、静翼３１の内部には、静翼３１を冷却するための
冷却空気（例えば、ＨＰＣ１４の出口空気）４２の通路
４１が形成されていることから、この通路４１内を流れ
る冷却空気４２の一部を、２次空気３５として用いるこ
とができる。また、図２，図３においては、吹出口３４
を静翼３１の片側（図３中では下側）にのみ形成してい
るが、静翼３１の両側に形成してもよいことは言うまで
もない。
の一つとして、可変低圧タービンノズル(LPTVG)３０を
有しており、図２，図３に示すように、ＬＰＴ１７の静
翼３１間に形成されている。静翼３１の表面には吹出口
３４が形成されており、この吹出口３４からLPTVG３０
に２次空気（空気）３５を吹出すことが可能である。静
翼３１の表面に形成される吹出口３４は、LPTVG３０の
スロートエリア３２近傍に形成することが好ましい。こ
こで、静翼３１の内部には、静翼３１を冷却するための
冷却空気（例えば、ＨＰＣ１４の出口空気）４２の通路
４１が形成されていることから、この通路４１内を流れ
る冷却空気４２の一部を、２次空気３５として用いるこ
とができる。また、図２，図３においては、吹出口３４
を静翼３１の片側（図３中では下側）にのみ形成してい
るが、静翼３１の両側に形成してもよいことは言うまで
もない。
【００１６】次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００１７】可変サイクルエンジン１０においては、空
気取入口１から取り入れられた空気Ａは、ファン１３で
圧縮された後に二系統に分岐される。その片方がＨＰＣ
１４で圧縮された後、燃焼器１５において燃料（図示せ
ず）と共に燃焼され、その燃焼ガスがＨＰＴ１６及びＬ
ＰＴ１７を回転駆動させ、その後、ジェットノズル２５
へと排気される。分岐された他方の空気Ａは、バイパス
ノズル２１及び可変後部バイパスノズル２４を介してジ
ェットノズル２５へと排気される。ジェットノズル２５
に排気された空気Ａ及び燃焼ガスは、必要に応じて再燃
焼され、可変排気ノズル２６から噴出される。
気取入口１から取り入れられた空気Ａは、ファン１３で
圧縮された後に二系統に分岐される。その片方がＨＰＣ
１４で圧縮された後、燃焼器１５において燃料（図示せ
ず）と共に燃焼され、その燃焼ガスがＨＰＴ１６及びＬ
ＰＴ１７を回転駆動させ、その後、ジェットノズル２５
へと排気される。分岐された他方の空気Ａは、バイパス
ノズル２１及び可変後部バイパスノズル２４を介してジ
ェットノズル２５へと排気される。ジェットノズル２５
に排気された空気Ａ及び燃焼ガスは、必要に応じて再燃
焼され、可変排気ノズル２６から噴出される。
【００１８】この可変サイクルエンジン１０において
は、離陸時及び亜音速巡航時には排気速度を低くし、ま
た、超音速飛行時には排気速度を高くすべく、可変機構
の一つであるLPTVG３０のスロートエリア３２の、開口
面積の大きさを制御する必要がある。
は、離陸時及び亜音速巡航時には排気速度を低くし、ま
た、超音速飛行時には排気速度を高くすべく、可変機構
の一つであるLPTVG３０のスロートエリア３２の、開口
面積の大きさを制御する必要がある。
【００１９】そこで、本実施の形態においては、ＨＰＴ
１６からのタービンガス（主流ガス）Ｇが、静翼３１の
表面に沿ってガス流３６として流れる際、吹出口３４か
ら２次空気３５の吹き出しを行う。この２次空気３５の
吹出量を制御することで、ガス流３６に剥離を生じさせ
る。この時、LPTVG３０のスロートエリア３２の開口面
積の設計、及び２次空気３５の吹出量（又は吹出圧力）
の設定は、例えば、バイパス比の変動範囲における中間
の値を基準にして設計・設定行うようにする。また、２
次空気３５は、ガス流３６の剥離が生じるよう所定の角
度で吹き出される。この“角度”とは、２次空気３５の
吹出方向と、吹出口３４の形成位置における静翼３１の
表面近傍を流れるタービンガスＧのガス流３６の流れ方
向がなす角度θ1（０≦θ1≦９０）のことであり、この
角度θ1が大きいほど、２次空気３５によるガス流３６
のブロッケージ（妨害）効果が高くなり、ガス流３６の
剥離が生じ易くなる。
１６からのタービンガス（主流ガス）Ｇが、静翼３１の
表面に沿ってガス流３６として流れる際、吹出口３４か
ら２次空気３５の吹き出しを行う。この２次空気３５の
吹出量を制御することで、ガス流３６に剥離を生じさせ
る。この時、LPTVG３０のスロートエリア３２の開口面
積の設計、及び２次空気３５の吹出量（又は吹出圧力）
の設定は、例えば、バイパス比の変動範囲における中間
の値を基準にして設計・設定行うようにする。また、２
次空気３５は、ガス流３６の剥離が生じるよう所定の角
度で吹き出される。この“角度”とは、２次空気３５の
吹出方向と、吹出口３４の形成位置における静翼３１の
表面近傍を流れるタービンガスＧのガス流３６の流れ方
向がなす角度θ1（０≦θ1≦９０）のことであり、この
角度θ1が大きいほど、２次空気３５によるガス流３６
のブロッケージ（妨害）効果が高くなり、ガス流３６の
剥離が生じ易くなる。
【００２０】２次空気３５の吹き出し効果によりガス流
３６が剥離することで、LPTVG３０のスロートエリア３
２の静翼３１の表面近傍を、タービンガスＧが、事実上
流れることができなくなる。その結果、実際に開口して
いるスロートエリア３２の面積に対して、タービンガス
Ｇが実際に流れることができるスロートエリア３２の有
効面積は小さくなる。つまり、LPTVG３０のスロートエ
リア３２に２次空気３５を吹き出し、その２次空気３５
の吹出量を制御することで、LPTVG３０のスロートエリ
ア３２の開口面積の大きさはそのままに、有効面積の大
きさを制御することができ、LPTVG３０のスロートエリ
ア３２の開口面積の大きさを機械的に制御するのと同等
の効果が得られる。
３６が剥離することで、LPTVG３０のスロートエリア３
２の静翼３１の表面近傍を、タービンガスＧが、事実上
流れることができなくなる。その結果、実際に開口して
いるスロートエリア３２の面積に対して、タービンガス
Ｇが実際に流れることができるスロートエリア３２の有
効面積は小さくなる。つまり、LPTVG３０のスロートエ
リア３２に２次空気３５を吹き出し、その２次空気３５
の吹出量を制御することで、LPTVG３０のスロートエリ
ア３２の開口面積の大きさはそのままに、有効面積の大
きさを制御することができ、LPTVG３０のスロートエリ
ア３２の開口面積の大きさを機械的に制御するのと同等
の効果が得られる。
【００２１】また、LPTVG３０のスロートエリア３２に
２次空気３５を吹き出すことで、２次空気３５自体の体
積の分だけ、LPTVG３０に流れ込むことができるタービ
ンガスＧの流量が減少することから、２次空気３５の吹
出量を制御することで、高圧系（ＨＰＣ１４及びＨＰＴ
１６）と低圧系（ファン１３及びＬＰＴ１７）の仕事配
分を制御することができる。
２次空気３５を吹き出すことで、２次空気３５自体の体
積の分だけ、LPTVG３０に流れ込むことができるタービ
ンガスＧの流量が減少することから、２次空気３５の吹
出量を制御することで、高圧系（ＨＰＣ１４及びＨＰＴ
１６）と低圧系（ファン１３及びＬＰＴ１７）の仕事配
分を制御することができる。
【００２２】より具体的には、離陸時及び亜音速巡航時
は、吹出口３４からLPTVG３０に吹き出す２次空気３５
の吹出量を増加させることで、低圧系の仕事配分を増加
させると共に、高圧系の仕事配分を減少させる。これに
よって、バイパス比が大きくなり（バイパスノズル２１
を流れる空気Ａの割合が多くなり）、排気速度が低くな
る。その結果、比推力は小さくなるものの、エンジン騒
音を低く抑えることができる。また、超音速飛行時に
は、吹出口３４からLPTVG３０に吹き出す２次空気３５
の吹出量を減少させることで、高圧系の仕事を増加させ
ると共に、低圧系の仕事を減少させる。これによって、
バイパス比が小さくなり（バイパスノズル２１を流れる
空気Ａの割合が少なくなり）、排気速度が高くなる。そ
の結果、エンジン騒音は大きくなるものの、比推力を大
きくすることができる。
は、吹出口３４からLPTVG３０に吹き出す２次空気３５
の吹出量を増加させることで、低圧系の仕事配分を増加
させると共に、高圧系の仕事配分を減少させる。これに
よって、バイパス比が大きくなり（バイパスノズル２１
を流れる空気Ａの割合が多くなり）、排気速度が低くな
る。その結果、比推力は小さくなるものの、エンジン騒
音を低く抑えることができる。また、超音速飛行時に
は、吹出口３４からLPTVG３０に吹き出す２次空気３５
の吹出量を減少させることで、高圧系の仕事を増加させ
ると共に、低圧系の仕事を減少させる。これによって、
バイパス比が小さくなり（バイパスノズル２１を流れる
空気Ａの割合が少なくなり）、排気速度が高くなる。そ
の結果、エンジン騒音は大きくなるものの、比推力を大
きくすることができる。
【００２３】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。
明する。
【００２４】図１におけるLPTVGの第２の実施の形態の
斜視図を図４に、図４の５−５線矢視図を図５に示す。
ここで、図１〜図３と同様の部材には同じ符号を付して
いる。
斜視図を図４に、図４の５−５線矢視図を図５に示す。
ここで、図１〜図３と同様の部材には同じ符号を付して
いる。
【００２５】前実施の形態のLPTVG３０は、ＬＰＴ１７
の静翼３１の表面に吹出口３４を形成し、この吹出口３
４からタービンガスＧのガス流３６に剥離を生じさせる
角度で２次空気３５を吹き出すものであった。
の静翼３１の表面に吹出口３４を形成し、この吹出口３
４からタービンガスＧのガス流３６に剥離を生じさせる
角度で２次空気３５を吹き出すものであった。
【００２６】これに対して、図４，図５に示すように、
第２の実施の形態のLPTVG３０は、ＬＰＴ１７のタービ
ンシュラウド３３の周面に吹出口５４を形成し、この吹
出口５４からタービンガスＧのガス流３６に剥離を生じ
させる角度で２次空気５５を吹き出すようにしたもので
ある。
第２の実施の形態のLPTVG３０は、ＬＰＴ１７のタービ
ンシュラウド３３の周面に吹出口５４を形成し、この吹
出口５４からタービンガスＧのガス流３６に剥離を生じ
させる角度で２次空気５５を吹き出すようにしたもので
ある。
【００２７】本実施の形態においては、ＨＰＴ１６から
のタービンガスＧが、タービンシュラウド３３の周面に
沿ってガス流３６として流れる際、吹出口５４から吹き
出す２次空気５５の吹出量を制御することで、ガス流３
６に剥離を生じさせる。この時、２次空気５５は、ガス
流３６の剥離が生じるよう所定の角度で吹き出される。
この“角度”とは、２次空気５５の吹出方向と、吹出口
５４の形成位置におけるタービンシュラウド３３の周面
近傍を流れるタービンガスＧのガス流３６の流れ方向が
なす角度θ2（０≦θ2≦９０）のことであり、この角度
θ2が大きいほど、２次空気５５によるガス流３６のブ
ロッケージ（妨害）効果が高くなり、ガス流３６の剥離
が生じ易くなる。
のタービンガスＧが、タービンシュラウド３３の周面に
沿ってガス流３６として流れる際、吹出口５４から吹き
出す２次空気５５の吹出量を制御することで、ガス流３
６に剥離を生じさせる。この時、２次空気５５は、ガス
流３６の剥離が生じるよう所定の角度で吹き出される。
この“角度”とは、２次空気５５の吹出方向と、吹出口
５４の形成位置におけるタービンシュラウド３３の周面
近傍を流れるタービンガスＧのガス流３６の流れ方向が
なす角度θ2（０≦θ2≦９０）のことであり、この角度
θ2が大きいほど、２次空気５５によるガス流３６のブ
ロッケージ（妨害）効果が高くなり、ガス流３６の剥離
が生じ易くなる。
【００２８】本実施の形態においても、前実施の形態と
同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００２９】また、第３の実施の形態のLPTVG３０とし
て、図２，図３に示したLPTVG３０の構成に、図４，図
５に示したLPTVG３０の構成を適用してもよく、即ち、
ＬＰＴ１７の静翼３１の表面に吹出口３４を形成すると
共に（図２，図３参照）、ＬＰＴ１７のタービンシュラ
ウド３３の周面に吹出口５４を形成し（図４，図５参
照）、各吹出口３４，５４から２次空気３５，５５を吹
き出すようにしてもよい。これによって、LPTVG３０の
スロートエリア３２の開口面積の大きさを、第１及び第
２の実施の形態と比較して、より大きな範囲で制御する
ことができるようになる。
て、図２，図３に示したLPTVG３０の構成に、図４，図
５に示したLPTVG３０の構成を適用してもよく、即ち、
ＬＰＴ１７の静翼３１の表面に吹出口３４を形成すると
共に（図２，図３参照）、ＬＰＴ１７のタービンシュラ
ウド３３の周面に吹出口５４を形成し（図４，図５参
照）、各吹出口３４，５４から２次空気３５，５５を吹
き出すようにしてもよい。これによって、LPTVG３０の
スロートエリア３２の開口面積の大きさを、第１及び第
２の実施の形態と比較して、より大きな範囲で制御する
ことができるようになる。
【００３０】以上、本発明の実施の形態は、上述した実
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３２】（１） 低圧タービンの静翼表面及び／又
はタービンシュラウド周面に吹出口を形成し、その吹出
口から、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出すようにしたことで、LPTVGのスロートエリアの開
口面積の大きさはそのままに、有効面積の大きさを空気
の吹出量により制御することができる可変サイクルエン
ジンを得ることができる。
はタービンシュラウド周面に吹出口を形成し、その吹出
口から、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出すようにしたことで、LPTVGのスロートエリアの開
口面積の大きさはそのままに、有効面積の大きさを空気
の吹出量により制御することができる可変サイクルエン
ジンを得ることができる。
【００３３】（２） 低圧タービンの静翼表面及び／又
はタービンシュラウド周面に吹出口を形成し、その吹出
口から、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出すことで、LPTVGのスロートエリアの開口面積の大
きさはそのままに、有効面積の大きさを空気の吹出量に
より制御することができ、エンジンサイクルの可変を行
うことができる。
はタービンシュラウド周面に吹出口を形成し、その吹出
口から、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿って
流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気を
吹出すことで、LPTVGのスロートエリアの開口面積の大
きさはそのままに、有効面積の大きさを空気の吹出量に
より制御することができ、エンジンサイクルの可変を行
うことができる。
【図１】本発明に係る可変サイクルエンジンの断面概略
図である。
図である。
【図２】図１におけるLPTVGの第１の実施の形態の斜視
図である。
図である。
【図３】図２の３−３線矢視図である。
【図４】図１におけるLPTVGの第２の実施の形態の斜視
図である。
図である。
【図５】図４の５−５線矢視図である。
１６ ＨＰＴ（高圧タービン）
１７ ＬＰＴ（低圧タービン）
３０ LPTVG（ノズル）
３１ 静翼
３２ スロートエリア
３３ タービンシュラウド
３４，５４ 吹出口
３５，５５ ２次空気（空気）
３６ ガス流
Ｇ タービンガス
Claims (4)
- 【請求項１】 高圧タービン及び低圧タービンを備えた
多軸ガスタービンの、低圧タービンの静翼間に形成され
るノズルのスロートエリアの開口面積を変えることがで
きる可変サイクルエンジンにおいて、上記低圧タービン
の静翼表面及び／又はタービンシュラウド周面に空気の
吹出口を形成し、その吹出口から上記ノズルに空気を吹
き出す際、静翼表面又はタービンシュラウド周面に沿っ
て流れるタービンガス流に剥離を生じさせる角度で空気
を吹出し、その空気の吹出量を調整することで剥離長さ
を調整すると共に、ノズルのスロートエリアの有効面積
を変えるようにしたことを特徴とする可変サイクルエン
ジン。 - 【請求項２】 上記吹出口を、低圧タービンの静翼表面
及び／又はタービンシュラウド周面の、ノズルのスロー
トエリア近傍に形成した請求項１記載の可変サイクルエ
ンジン。 - 【請求項３】 高圧タービン及び低圧タービンを備えた
多軸ガスタービンの、低圧タービンの静翼間に形成され
るノズルのスロートエリアの開口面積を変えることがで
きる可変サイクルエンジンのエンジンサイクルを可変す
る方法において、上記低圧タービンの静翼表面及び／又
はタービンシュラウド周面に空気の吹出口を形成し、そ
の吹出口から上記ノズルに空気を吹き出す際、静翼表面
又はタービンシュラウド周面に沿って流れるタービンガ
ス流に剥離を生じさせる角度で空気を吹出し、その空気
の吹出量を調整することで剥離長さを調整すると共に、
ノズルのスロートエリアの有効面積を変えることを特徴
とする可変サイクルエンジンのエンジンサイクル可変方
法。 - 【請求項４】 高圧タービンの入口温度一定の下、比推
力を大きくする時は吹出口からの空気の吹出量を少なく
し、比推力を小さくする時は吹出口からの空気の吹出量
を多くする請求項３記載の可変サイクルエンジンのエン
ジンサイクル可変方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241769A JP2003056406A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 可変サイクルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241769A JP2003056406A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 可変サイクルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003056406A true JP2003056406A (ja) | 2003-02-26 |
Family
ID=19072152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001241769A Pending JP2003056406A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 可変サイクルエンジン及びそのエンジンサイクル可変方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003056406A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7930888B2 (en) * | 2006-08-04 | 2011-04-26 | Cummins Turbo Technologies Limited | Variable geometry turbine |
| CN103953919A (zh) * | 2014-04-27 | 2014-07-30 | 大唐(北京)能源管理有限公司 | 一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置 |
| JP2016211569A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンにおける流れ制御のためのシステムおよび方法 |
| CN114555953A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-05-27 | 通用电气公司 | 涡轮机和用于压缩机操作的系统 |
-
2001
- 2001-08-09 JP JP2001241769A patent/JP2003056406A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7930888B2 (en) * | 2006-08-04 | 2011-04-26 | Cummins Turbo Technologies Limited | Variable geometry turbine |
| US8601812B2 (en) | 2006-08-04 | 2013-12-10 | Cummins Turbo Technologies Limited | Variable geometry turbine |
| CN103953919A (zh) * | 2014-04-27 | 2014-07-30 | 大唐(北京)能源管理有限公司 | 一种用于煤粉锅炉的燃尽风与二次风调节装置 |
| JP2016211569A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンにおける流れ制御のためのシステムおよび方法 |
| CN114555953A (zh) * | 2020-09-22 | 2022-05-27 | 通用电气公司 | 涡轮机和用于压缩机操作的系统 |
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