JP2003232262A - 推力偏向装置 - Google Patents

推力偏向装置

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JP2003232262A
JP2003232262A JP2002034430A JP2002034430A JP2003232262A JP 2003232262 A JP2003232262 A JP 2003232262A JP 2002034430 A JP2002034430 A JP 2002034430A JP 2002034430 A JP2002034430 A JP 2002034430A JP 2003232262 A JP2003232262 A JP 2003232262A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空機の推力偏向装置に関し、推力の操舵角
に対する推力偏向の効きを良くし、推力偏向を効率良く
行う。 【解決手段】 エンジンの排気孔20出口端には円錐形
のプレート1が取付けられ、排気口20の出口周囲には
4枚のパドル21が回動自在に取付けられる。プレート
1のパドル21寄りには噴射口2が取付けられ、ジェッ
ト3を噴出する。パドル21の偏向によりジェット3を
偏向させ、その反力で推力偏向を行うが、パドル21近
辺にジェット3を噴射しパドル近くに流れのコアを発生
させるので、パドル21近くでは流速の遅い部分が改善
され、推力偏向の効きの小舵角領域での非線形性が改善
されて効率良く偏向がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は推力偏向装置に関
し、航空機、飛翔体などの推力偏向を行う実機、あるい
は模型等において推力の偏向を効率良く行うようにした
ものである。
【0002】
【従来の技術】推力偏向を行う装置は航空機や飛翔体の
推力偏向や、あるいは模型を用いた風洞実験設備におい
て用いられているが、推力の偏向はその操舵力に対して
正確に応答する必要がある。図5は風洞において模型に
よる飛行性能試験を行う設備の概念図である。図におい
て、30は風洞であり、風洞内にはカメラ31が上部に
支持され、中央部には飛行機の模型40が配置され、風
50を吹かすことにより、模型40を中空に浮かせ、各
種性能試験を実施している。飛行機の模型40には推力
偏向装置41がエンジンの排気口に設けられており、配
管42が接続され、配管42よりエンジンの推力に相当
する風が送られる。
【0003】43は試験用自己修復飛行制御装置、44
は動的風試模型支持装置であり、必要に応じて模型40
を風洞30内に支持するものである。45は専用制御装
置であり、風洞試験の全体の制御を行う。46はペンレ
コーダであり、試験結果を出力するものである。47は
高圧空気源であり、専用制御装置45の制御によって高
圧空気を配管42を通して模型40に供給する。このよ
うな構成で各種の性能試験が実施される。
【0004】図6は上記模型に用いられる従来の推力偏
向装置の原理を示す図である。図6(a)において、2
0はエンジンの排気孔であり、排気筒の出口となってい
る。21はパドルであり、排気孔20の周囲に4枚が回
動自在に取付けられている。パドル21は排気孔20周
辺に軸を介して取付けられ、図示のようにその開口を変
化させ、エンジン排気のジェット60を偏向させること
ができる。図示の例ではパドル21の上下2枚を上向き
に、左右2枚を右向きに、それぞれ回動させて排気を上
方で右側に向くようにし、排気の反力で推力を偏向する
ようにしている。従来の推力の偏向は、図示のように一
つの排気孔20に対して単一のジェット60をパドル2
1、又はベーンあるいは同軸の単一ノズルにより曲げ
て、その反力により推力の偏向を行っている。
【0005】図6(b)は、排気孔のジェット60の流
れ分布を示す図で、ジェット60は壁近辺の境界層にお
いては流速が遅いため、周辺部において速度の遅い領域
が存在し、図示のように中心部に流れのコア70が形成
される。この流れのコア70が形成されるため流速の遅
い周辺部にパドル21を配置しても操舵のききめが悪
く、推力の偏向では小舵角の領域で応答が悪くなってし
まう。又、パドル21の壁面では流速が遅い部分におい
て流れが逆方向に向く場合があり、推力偏向が逆に作用
することもある。
【0006】図7は従来の推力偏向装置の舵角と推力偏
向角の関係を示す図である。前述のように流れのコアの
影響により、周辺部において応答が悪く、推力偏向の効
きが悪いので小舵角の領域では非直線となって効きが悪
く、大舵角で効きが得られるような性能となる。又、小
舵角においては、前述のように周辺部の流速の遅い領域
で逆方向の推力(図中点線で示す)となる場合もありど
うしても非線形の応答となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の推
力偏向装置においては、ジェットの中央部に流れのコア
が存在し、周辺部に向かって速度の遅い領域が存在する
ためパドルやベーンを操舵しても小舵角において効きが
悪く、大舵角において効きが得られるような非線形の応
答を示していた。
【0008】そこで本発明は、エンジンの排気筒出口に
おいてパドルやベーンに近い位置に流れのコアを発生さ
せるようにジェットを分割し、周辺部での流速の遅い領
域での流れを改善し推力偏向の効きの非線形性を改善し
た推力偏向装置を提案することを課題としてなされたも
のである。
【0009】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の(1)乃至(4)の手段を提供する。
【0011】(1)エンジンの排気筒出口全面を覆うよ
うに取付けられたプレートと、前記エンジン排気筒出口
周囲に一側端部が回動自在に支持され、出口周囲に対称
に配置された複数のパドルと、前記プレートを貫通し、
前記各パドルにそれぞれ対応して円形状に配置された噴
射口とを備えてなることを特徴とする推力偏向装置。
【0012】(2)前記噴射口は前記パドルに近接して
前記プレートに設けられたことを特徴とする(1)記載
の推力偏向装置。
【0013】(3)前記プレートは円錐形状であって、
円錐の頂部を推力方向に向けて取付けられたことを特徴
とする(1)又は(2)記載の推力偏向装置。
【0014】(4)前記プレートは平板状であることを
特徴とする(1)又は(2)記載の推力偏向装置。
【0015】本発明は、(1)の発明を基本としてお
り、排気筒出口に取付けられたプレートに円形配置で噴
射口が設けられている。噴射口は出口周囲のパドルに対
応して取付けられており、パドルに沿って噴射口よりジ
ェットが噴出するので、パドルの近くに流れのコアが形
成され、流れの遅い部分が少なくなり、舵角に対する推
力偏向の応答性が良くなり、推力偏向の効きの非線形性
が改善される。
【0016】本発明の(2)では、噴射口がパドルに近
接するので上記(1)の推力偏向の効きの効果が確実な
ものとなる。
【0017】本発明の(3)では、排気口出口に取付ら
れたプレートは円錐形であり、円錐形の周囲に噴射口が
設けられている。噴射口は出口周囲のパドルに対応して
配設されており、パドルに沿って噴射口よりジェットが
噴出するので、又そのジェットの向きも円錐の傾斜の分
だけパドル寄りに向き、パドルの近くに流れのコアが形
成され、流れの遅い部分が少なくなり、舵角に対する推
力偏向の応答性がいっそう良くなり、推力偏向の効きの
非線形性が改善される。
【0018】本発明の(4)では、プレートを平板状と
するのでプレートの形状が単純化され、加工が容易とな
る利点がある。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の
第1の実施の形態に係る推力偏向装置を示し、(a)は
断面図、(b),(c)は正面図であり、(b)はパド
ルを偏向した状態、(c)はパドルが初期の状態をそれ
ぞれ示し、従来と同様に飛行機の例で示している。
【0020】図1において、排気孔20の出口にはその
全面を覆うように円錐形のプレート1が取付けられ、円
錐の頂部が推力方向に向けられている。エンジンの排気
筒の排気孔20出口周囲には、従来と同じく4枚のパド
ル21が対称配置で取付けられている。円錐形のプレー
ト1の各パドル21近くにはジェット噴射口2が4個取
付けられている。噴射口2は図では、ジェットを形成す
る筒状の噴射ノズル状のものを取付けているが、単なる
開口でも良い。本第1の実施の形態では、一つの排気孔
20に対し、各パドル21に近接した位置に噴射口2を
設け、この噴射口2も円錐形のプレートに取付けてパド
ル21近くに、かつパドル21に沿って、又パドルに向
かって気流を噴射させるようにしている。前記噴射口2
は各パドル21にそれぞれ対応して円形状(排気孔中心
と同心)に配置されている。
【0021】上記の第1の実施の形態においては、各噴
射口2から噴射するジェット3はパドル21に近い位置
に存在し、パドル21近辺の流速の遅い領域を減少させ
るので、推力偏向のパドル近辺での効きが改善され、非
線形性が改善される。又、円錐形のプレート1に噴射口
2を取付けて、ジェット3をパドル21側に偏流させる
ので、非線形性が一層改善され、応答性が良好となる。
【0022】図2は本発明の第2の実施の形態に係る推
力偏向装置を示し、(a)は断面図、(b)は正面図で
ある。本第2の実施の形態は第1の実施の形態と比べる
と排気孔20出口に設けたプレートの形状が異なるのみ
で、その他の構造は第1の実施の形態と同じである。即
ち、プレート11は円錐形でなく、平板からなってお
り、平板状のプレート11に噴射口(噴射ノズル)2が
取付けられている。平板状のプレート11にすることに
よりプレートの加工が容易となる利点がある。このよう
な第2の実施の形態においても噴射口2がパドル21の
近くに取付けられ、ジェット3はパドル21近くに噴出
されるので第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0023】図3は第1、第2の実施の形態におけるパ
ドルの取付構造の一例を示す図で、(a)は正面図、
(b)は(a)におけるB−B矢視図に相当する図であ
る。図において排気口20周端には取付部22が2個所
設けられ、パドル21は軸23a,23bで取付部22
に回動自在に取付けられている。パドル21の上面には
2個所のヒンジ24a,24bが取付けられており、ヒ
ンジ24a,24bには、それぞれ軸25を介して操作
ロッド26が回動自在に連結されている。
【0024】パドル21の偏向角度を変化させる場合に
は、操作ロッド26を前後に移動させると、その移動は
軸25を介してR1方向の動きとしてヒンジ24へ伝え
られ、ヒンジ24のR1の動きは、パドル21を両端の
軸を介して取付部22に対してR2方向に回転させ、パ
ドル21の偏向を可能とするものである。
【0025】図4は上記に説明した第1、第2の実施の
形態における舵角と推力偏向角との関係を示しており、
前述のように噴射口2のジェット3がパドル21に近い
位置に存在するので、流速の遅い部分に起因する推力偏
向の効きが改善され、小舵角の領域においても非線形性
が改善され、直線に近い応答が得られる。
【0026】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【0027】
【発明の効果】本発明の推力偏向装置は、(1)エンジ
ンの排気筒出口全面を覆うように取付けられたプレート
と、前記エンジン排気筒出口周囲に一側端部が回動自在
に支持され、出口周囲に対称に配置された複数のパドル
と、前記プレートを貫通し、前記各パドルにそれぞれ対
応して円形状に配置された噴射口とを備えてなることを
基本的な特徴としている。このような構成により、パド
ルに沿って噴射口よりジェットが噴出するので、パドル
の近くに流れのコアが形成され、流れの遅い部分が少な
くなり、舵角に対する推力偏向の応答性が良くなり、推
力偏向の効きの非線形性が改善される。
【0028】本発明の(2)では、噴射口がパドルに近
接するので上記(1)の推力偏向の効きの効果が確実な
ものとなる。
【0029】本発明の(3)では、排気口出口に取付ら
れたプレートは円錐形であり、円錐形の周囲に噴射口が
設けられている。噴射口は出口周囲のパドルに対応して
配設されており、パドルに沿って噴射口よりジェットが
噴出するので、又そのジェットの向きも円錐の傾斜の分
だけパドル寄りに向き、パドルの近くに流れのコアが形
成され、流れの遅い部分が少なくなり、舵角に対する推
力偏向の応答性がいっそう良くなり、推力偏向の効きの
非線形性が改善される。
【0030】本発明の(4)では、プレートを平板状と
するのでプレートの形状が単純化され、加工が容易とな
る利点があり、上記(1)と同様の効果が得られるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る推力偏向装置
を示し、(a)は断面図、(b)はパドルを偏向させた
状態の正面図、(c)はパドルが初期の状態の正面図を
それぞれ示す。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る推力偏向装置
を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図3】本発明の実施の第1,第2の実施の形態に係る
推力偏向装置のパドルの取付部を示し、(a)は図1に
おけるA−A矢視図、(b)は(a)のB−B矢視図で
ある。
【図4】本発明の推力偏向装置における舵角と推力偏向
角の関係を示す説明図である。
【図5】風洞試験装置を示す一般的な斜視図である。
【図6】従来の推力偏向装置を示し、(a)は構成図、
(b)は流れのコアを示す説明図である。
【図7】従来の推力偏向装置における舵角と推力偏向角
の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1,11 プレート 2 噴射口 3 ジェット 20 排気口 21 パドル 22 取付部 23a,23b,25 軸 24a,24b ヒンジ 26 操作ロッド 30 風洞 31 カメラ 40 模型 41 推力偏向装置 42 配管 43 試験用自己修復飛行制御装置 44 動的風試模型支持装置 45 専用制御装置 46 ペンレコーダ 47 高圧空気源 50 風 60 ジェット 70 コア

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気筒出口全面を覆うように
    取付けられたプレートと、前記エンジン排気筒出口周囲
    に一側端部が回動自在に支持され、出口周囲に対称に配
    置された複数のパドルと、前記プレートを貫通し、前記
    各パドルにそれぞれ対応して円形状に配置された噴射口
    とを備えてなることを特徴とする推力偏向装置。
  2. 【請求項2】 前記噴射口は前記パドルに近接して前記
    プレートに設けられたことを特徴とする請求項1記載の
    推力偏向装置。
  3. 【請求項3】 前記プレートは円錐形状であって、円錐
    の頂部を推力方向に向けて取付けられたことを特徴とす
    る請求項1又は2記載の推力偏向装置。
  4. 【請求項4】 前記プレートは平板状であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の推力偏向装置。
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