JP2003307156A

JP2003307156A - 推力偏向機能付きミキサノズル

Info

Publication number: JP2003307156A
Application number: JP2002111438A
Authority: JP
Inventors: Tatsuto Murakami; 立人村上
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: JP4026122B2

Abstract

(57)【要約】【課題】（１）エンジン排気を効率よく低速の外気と
混合して排気速度を下げることができ、これによりジェ
ット騒音を効果的に低減でき、（２）離着陸時及び巡航
飛行時に適切なノズル面積を得ることができ、所望の反
動力を効率よく得ることができ、これにより燃料消費率
が低く、かつ（３）エンジン排気の噴射方向を任意の方
向（上下及び左右）に偏向させる推力偏向機能を有する
推力偏向機能付きミキサノズルを提供する。【解決手段】断面がＶ字型をした複数のＶ型フレーム
１２と、その間を摺動可能なコンバージェントフラップ
１４とダイバージェントフラップ１６とを備え、消音効
果と出口面積可変の機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン
の排気ノズルに係わり、更に詳しくは、ノズル面積が可
変で消音効果があり、かつ推力偏向もできる推力偏向機
能付きミキサノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のジェットエンジンの排気ノズルと
して、ミキサノズル、可変ノズル及び推力偏向ノズルが
知られている。ミキサノズルは、エンジン排気を放射状
に拡げる花びら状の流路を有し、この流路に沿って低速
の外気を高速のエンジン排気に混合して排気速度を減
じ、ジェット騒音を低減する消音効果を有する。可変ノ
ズルは、適切な飛行状態になるようにノズル面積が変化
するものである。また、推力偏向ノズルは、ミサイル等
の追尾を回避するために、ノズル出口部が上下及び左右
に動きエンジン排気の噴射方向を偏向させるものであ
る。

【０００３】ミキサノズルは、図５に例示するように、
横断面形状が波形形状の案内壁（隔壁）を有するととも
に、この波形形状が下流ほど大きく成形され、この下流
端で、外気（実線）とエンジン排気（破線）が合流し、
下流に循環域を形成して効率よく混合するようになって
いる。かかる構造のミキサは一般にローブミキサと呼ば
れる。

【０００４】図６は、可変ノズルの一例を示す模式図で
ある。図に示すような排気ノズル１が、航空用ジェット
エンジン２の排気ダクト２ａに設けられる。この排気ノ
ズル１は、噴射口を囲んで配置された複数の平板状のフ
ラップ（マスターフラップ３とスレーブフラップ４）か
らなり、各フラップ３，４はその前縁で揺動可能に支持
されジェット噴流により内圧ｐを受け開放方向に付勢さ
れる。また、マスターフラップ３の外面にはガイド板３
ａが取付けられ、液圧シリンダ５による同期リング６の
軸方向移動によりガイド板３ａを内方に押してマスター
フラップ３を位置決めし、フラップ３，４の後縁で構成
されるノズル面積を変化させるようになっている。

【０００５】図７は、特開平２−２７５０５０号（推力
ベクトル操作装置）に開示された推力偏向ノズルの構成
図である。この推力偏向ノズルは、図６と同様に噴射口
を囲んで配置された複数の平板状の１次フラップ３から
なり、１次フラップ３の外面にはガイド板３ａが取付け
られ、液圧シリンダ（図示せず）による同期リング６の
軸方向移動によりガイド板３ａを内方に押して１次フラ
ップ３を位置決めし、１次フラップ３の後縁で構成され
るスロートのノズル面積を変化させるようになってい
る。

【０００６】さらにこの推力偏向ノズルでは、１次フラ
ップ３の下流端にピンで連結された２次フラップ７を有
し、この２次フラップ７を液圧シリンダ８により、内方
に押付け２次フラップ７の後縁で構成されるノズルの面
積と向きを変化させるようになっている。従って、この
排気ノズルは、可変ノズルと推力偏向ノズルの両方の機
能を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したミキサノズル
は、エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排気
速度を下げることができるため、離着陸時のジェット騒
音を低減する消音効果が大きい。しかし、ノズル面積が
一定であり、巡航飛行時に適切なノズル面積を得ること
ができない（出口面積一定）のため、巡航飛行時には可
変ノズルに比べて燃料消費率が高い問題点がある。ま
た、推力偏向機能がないため、ミサイル等の追尾を回避
する必要がある戦闘機等には適用できない問題点があっ
た。

【０００８】また、可変ノズルもしくは推力偏向ノズル
は、離着陸時及び巡航飛行時に適切なノズル面積を得る
ことができ、所望の反動力を効率よく得ることができる
燃料消費率が低いが、エンジン排気を効率よく低速の外
気と混合して排気速度を下げることができないため、ジ
ェット騒音が大きく、周辺環境へ影響が大きい問題点が
あった。

【０００９】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
（１）エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排
気速度を下げることができ、これによりジェット騒音を
効果的に低減でき、（２）離着陸時及び巡航飛行時に適
切なノズル面積を得ることができ、所望の反動力を効率
よく得ることができ、これにより燃料消費率が低く、か
つ（３）エンジン排気の噴射方向を任意の方向（上下及
び左右）に偏向させる推力偏向機能を有する推力偏向機
能付きミキサノズルを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、断面が
Ｖ字型をした複数のＶ型フレーム（１２）と、その間を
摺動可能なコンバージェントフラップ（１４）とダイバ
ージェントフラップ（１６）とを備え、消音効果と出口
面積可変の機能を有する、ことを特徴とする推力偏向機
能付きミキサノズルが提供される。

【００１１】上記本発明の構成によれば、複数のＶ型フ
レーム（１２）、コンバージェントフラップ（１４）及
びダイバージェントフラップ（１６）で囲まれる内側形
状は、ミキサノズルと同様のエンジン排気を放射状に拡
げる花びら状の流路となる。またＶ型フレーム（１２）
の間から流路に沿って低速の外気を高速のエンジン排気
に混合することができる。従って、本発明の構成により
排気速度を減じ、ジェット騒音を低減するミキサノズル
と同様の消音効果を得ることができる。

【００１２】また、コンバージェントフラップ（１４）
をＶ型フレーム（１２）の間で摺動させることにより、
その後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面
積を変化させて可変ノズルの機能を発揮することができ
る。

【００１３】さらに、ダイバージェントフラップ（１
６）をＶ型フレーム（１２）の間で摺動させることによ
り、その後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズ
ルの噴射方向を変化させて推力偏向ノズルの機能を発揮
することができる。

【００１４】従って、ミキサノズルと同様にジェット騒
音を効果的に低減でき、可変ノズルと同様に適切なノズ
ル面積により所望の反動力を効率よく得ることができ、
燃料消費率が低く、推力偏向ノズルと同様にエンジン排
気の噴射方向を任意の方向に偏向させることができる。

【００１５】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
Ｖ型フレーム（１２）は、内端が互いに連結され半径方
向外方に伸びる２枚の平板（１１）からなり、ジェット
エンジンの排気口に前縁部（１２ａ）が固定され、エン
ジンの軸心Ｚを中心に周方向に間隔を隔てて配置されて
おり、該周方向の間隔Ｌは、平板全面において一定に形
成されており、前記コンバージェントフラップ（１４）
とダイバージェントフラップ（１６）は、隣接する前記
Ｖ型フレーム（１２）の対向する平板（１１）の間に周
方向両端部が平板と摺動可能にそれぞれ設けられてお
り、コンバージェントフラップ（１４）は、その前縁部
（１４ａ）がジェットエンジンの排気口に揺動可能に枢
着され、かつその外面に軸方向移動可能な同期リング
（１５）と当接しその軸方向移動により半径方向に移動
する円弧状のガイド板（１３）が取付けられており、ダ
イバージェントフラップ（１６）は、その前縁部（１６
ａ）がコンバージェントフラップの後縁部に揺動可能に
枢着され、かつその外面に軸線方向に移動可能なドライ
ブロッド（１８）が揺動可能に枢着されている。

【００１６】この構成により、Ｖ型フレーム（１２）を
構成する平板（１１）の対向する平板（１１）との周方
向の間隔Ｌが、平板全面において一定に形成されている
ので、その間でコンバージェントフラップ（１４）とダ
イバージェントフラップ（１６）の周方向両端部を摺動
可能にできる。

【００１７】また、コンバージェントフラップ（１４）
の前縁部（１４ａ）がジェットエンジンの排気口に枢着
され、かつその外面に円弧状のガイド板（１３）が取付
けられているので、同期リング（１５）の軸方向移動に
よりガイド板（１３）を介してコンバージェントフラッ
プの中間部を半径方向に移動し、その後縁部とＶ型フレ
ーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させて可変ノ
ズルの機能を発揮することができる。

【００１８】さらに、ダイバージェントフラップ（１
６）の前縁部（１６ａ）がコンバージェントフラップの
後縁部に枢着され、かつその外面にドライブロッド（１
８）が枢着されているので、ドライブロッド（１８）を
軸方向に移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の
後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射
方向を変化させて推力偏向ノズルの機能を発揮すること
ができる。

【００１９】また、前記同期リング（１５）を軸方向に
移動し、ガイド板（１３）を介してコンバージェントフ
ラップ（１４）をその前縁部（１４ａ）を中心に揺動さ
せ、これによりコンバージェントフラップの後縁部とＶ
型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させる
リング駆動シリンダ（２０）を備える。

【００２０】この構成により、リング駆動シリンダ（２
０）により、コンバージェントフラップの後縁部とＶ型
フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させるこ
とができる。

【００２１】また、前記ドライブロッド（１８）を軸方
向に移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の後縁
部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向
を変化させるロッド駆動シリンダ（２２）を備える。

【００２２】この構成により、ロッド駆動シリンダ（２
２）によりダイバージェントフラップ（１６）の後縁部
とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を
変化させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。

【００２４】図１は、本発明による推力偏向機能付きミ
キサノズルの構成図であり、図２は図１のA-A矢視図で
ある。図１及び図２に示すように、本発明による推力偏
向機能付きミキサノズル１０は、断面がＶ字型をした複
数（この例で１０）のＶ型フレーム１２と、その間を摺
動可能なコンバージェントフラップ１４とダイバージェ
ントフラップ１６とを備える。

【００２５】Ｖ型フレーム１２は、内端が互いに連結さ
れ、半径方向外方に伸びる２枚の平板１１からなる。こ
のＶ型フレーム１２は、ジェットエンジンの排気口に前
縁部１２ａが固定され、エンジンの軸心Ｚを中心に周方
向に間隔を隔てて配置されている。またＶ型フレーム１
２の対向する２枚の平板１１の周方向の間隔Ｌは、平板
全面において一定に形成されている。

【００２６】コンバージェントフラップ１４とダイバー
ジェントフラップ１６は、隣接するＶ型フレーム１２の
対向する平板１１の間に周方向両端部が平板と摺動可能
にそれぞれ設けられている。

【００２７】また、図２に示すように、コンバージェン
トフラップ１４は、その前縁部１４ａがジェットエンジ
ンの排気口に揺動可能に枢着されている。また、コンバ
ージェントフラップ１４の外面に円弧状のガイド板１３
が取付けられている。このガイド板１３は、リング駆動
シリンダ２０により軸方向に移動される同期リング１５
と当接し、この部分（中間部分）が半径方向に移動する
ようになっている。

【００２８】ダイバージェントフラップ１６は、その前
縁部１６ａがコンバージェントフラップの後縁部に揺動
可能に枢着されている。また、ダイバージェントフラッ
プ１６の外面にドライブロッド１８の一端部（図で左端
部）が揺動可能に枢着されている。このドライブロッド
１８の他端部（図で右端部）がロッド駆動シリンダ２２
に連結され、軸線方向に移動可能になっている。

【００２９】上述した推力偏向機能付きミキサノズル１
０は、従来のミキサノズル、可変ノズル及び推力偏向ノ
ズルの機能を融合した構造のものである。基本的な構造
として、Ｖ字型をしたＶ型フレーム１２の間をダイバー
ジェントフラップ１６とコンバージェンントフラップ１
４が摺動する。これにより、ノズル全体としては、従来
のミキサノズルの形状となり、ジェット騒音を低減させ
ることができる。

【００３０】また、図１、図２に示したようにコンバー
ジェントフラップ１４とダイバージェントフラップ１６
を同期して動かすことにより、スロート面積とノズル出
口の開口比を変化させることができ、従来の可変ノズル
の機能を発揮することができる。

【００３１】さらに図３、図４のように各ダイバージェ
ントフラップ１６を独立に動かすことにより、中心軸Z
に対し上下で面積を変化させ、推力偏向を行うことがで
きる。以上の各状態においてもミキサノズルの機能は有
するため、巡航時のジェット騒音も低減することができ
る。

【００３２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上述した本発明の推力偏向機能付きミキ
サノズルにより航空機が離陸する際に発生するジェット
騒音を低減することができ、また、巡航状態においては
適切なノズル出口面積にすることにより燃料消費を低減
させ、推力を増加することができる。また、ミサイル追
尾等の非常時にはノズルを推力偏向状態にさせ、危険を
回避することができる。

【００３４】従って、本発明の推力偏向機能付きミキサ
ノズルは、（１）エンジン排気を効率よく低速の外気と
混合して排気速度を下げることができ、これによりジェ
ット騒音を効果的に低減でき、（２）離着陸時及び巡航
飛行時に適切なノズル面積を得ることができ、所望の反
動力を効率よく得ることができ、これにより燃料消費率
が低く、かつ（３）エンジン排気の噴射方向を任意の方
向（上下及び左右）に偏向させる推力偏向機能を有す
る、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による推力偏向機能付きミキサノズルの
構成図である。

【図２】図１のA-A矢視図である。

【図３】本発明による推力偏向機能付きミキサノズルの
推力偏向時の構成図である。

【図4】図３のA-A矢視図である。

【図５】従来のミキサノズルの構成図である。

【図６】従来の可変ノズルの構成図である。

【図７】従来の推力偏向ノズルの構成図である。

【符号の説明】

１排気ノズル、２ジェットエンジン、３マスター
フラップ（１次フラップ）、３ａガイド板、４スレ
ーブフラップ、５液圧シリンダ、６同期リング、７
２次フラップ、８液圧シリンダ、１０推力偏向機
能付きミキサノズル、１１平板、１２Ｖ型フレー
ム、１２ａ前縁部、１３ガイド板、１４コンバー
ジェントフラップ、１４ａ前縁部、１５同期リン
グ、１６ダイバージェントフラップ、１６ａ前縁
部、１８ドライブロッド、２０リング駆動シリン
ダ、２２ロッド駆動シリンダ、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面がＶ字型をした複数のＶ型フレーム
（１２）と、その間を摺動可能なコンバージェントフラ
ップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）とを
備え、消音効果と出口面積可変の機能を有する、ことを
特徴とする推力偏向機能付きミキサノズル。
【請求項２】前記Ｖ型フレーム（１２）は、内端が互
いに連結され半径方向外方に伸びる２枚の平板（１１）
からなり、ジェットエンジンの排気口に前縁部（１２
ａ）が固定され、エンジンの軸心Ｚを中心に周方向に間
隔を隔てて配置されており、該周方向の間隔Ｌは、平板
全面において一定に形成されており、前記コンバージェントフラップ（１４）とダイバージェ
ントフラップ（１６）は、隣接する前記Ｖ型フレーム
（１２）の対向する平板（１１）の間に周方向両端部が
平板と摺動可能にそれぞれ設けられており、コンバージェントフラップ（１４）は、その前縁部（１
４ａ）がジェットエンジンの排気口に揺動可能に枢着さ
れ、かつその外面に軸方向移動可能な同期リング（１
５）と当接しその軸方向移動により半径方向に移動する
円弧状のガイド板（１３）が取付けられており、ダイバージェントフラップ（１６）は、その前縁部（１
６ａ）がコンバージェントフラップの後縁部に揺動可能
に枢着され、かつその外面に軸線方向に移動可能なドラ
イブロッド（１８）が揺動可能に枢着されている、こと
を特徴とする請求項１に記載の推力偏向機能付きミキサ
ノズル。
【請求項３】前記同期リング（１５）を軸方向に移動
し、ガイド板（１３）を介してコンバージェントフラッ
プ（１４）をその前縁部（１４ａ）を中心に揺動させ、
これによりコンバージェントフラップの後縁部とＶ型フ
レーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させるリン
グ駆動シリンダ（２０）を備える、ことを特徴とする請
求項２に記載の推力偏向機能付きミキサノズル。
【請求項４】前記ドライブロッド（１８）を軸方向に
移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の後縁部と
Ｖ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変
化させるロッド駆動シリンダ（２２）を備える、ことを
特徴とする請求項２に記載の推力偏向機能付きミキサノ
ズル。