JP2005121009A - ターボジェット軸対称ノズルの制御ホットフラップシャッタ - Google Patents

Abstract

【課題】フラップシャッタとノズルシールとの摩擦表面の摩耗を低減し、耐密性を高めることができる、ターボジェットの軸対称ノズルの制御ホットフラップシャッタを提供する。
【解決手段】制御ホットフラップシャッタの摩擦表面２４は、ノズルシールと同様に、金属から作られる。このようにして、それらは、ホットフラップシャッタのフレーム２９の鋳造中に一体化することができ、または、機械アセンブリによって追加できる。この摩擦表面２４は、直線の側方フランク２５を含み、それによって、各制御ホットフラップシャッタとそれに隣接する追従フラップシャッタとの間のギャップを低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に軍用機の、ターボジェット（エンジン）の高温ガス排気チャンネルの一定円形断面構造を持つ下流側端部に取り付けられる、可変排気断面を有する排気ノズルに関する。

ターボジェットが装備された軍用機の中には、亜音速または超音速の飛行条件下で任務の遂行が可能でなければならないものがある。したがって、これらのターボジェットには、加熱システムと、軸対称または他のタイプ、例えば二次元的なノズルが装備される。加熱システムが装備されたターボエンジンの場合、ノズルの断面は可変のものでなければならない。その結果、「ホットフラップシャッタ」と呼ばれる内側排気チャンネルのフラップシャッタは、排気直径に近い直径に接（正接）して、ターボジェットの軸に直交する軸の周りを旋回する（ピボッティング）ようにそれぞれが取り付けられる。

上記フラップシャッタの各々は、共通の同期傾動デバイスによって旋回するように制御される。制御ホットフラップシャッタの各々の間には、制御されない追従（トラッキング）フラップシャッタがあり、方向づけは、それに隣接する２つの制御ホットフラップシャッタによって実行される。したがって、各追従フラップシャッタは、制御ホットフラップシャッタとの摩擦を受ける側方部品を有する。

さらに、高温ガス排気チャンネルのこのレベルには、追従フラップシャッタおよび制御ホットフラップシャッタの各々と接触状態にあるノズルシールがある。
米国特許第４６４１７８３号明細書 欧州特許出願公開第０６２２５３８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０７９４０４号明細書 米国特許第４６３７５５０号明細書

しかしながら、フラップシャッタのさまざまな旋回運動により、特に、各フラップシャッタとノズルガスケットとの間の上流側接触ゾーンにおいて、摩擦による摩耗が生じる。実際、これらのフラップシャッタが、セラミックマトリックス複合材料から作られていることに留意することが重要である。しかしながら、ノズルシールは、金属から作られている。

言い換えれば、相対的な摩擦によるノズルシールとフラップシャッタ摩擦面に関する高速で相互の摩耗問題が、ノズルの後縁とフラップシャッタのヒンジピンで生じるため、ノズルの構成部品の耐用年数に影響を及ぼしてしまう。

さらに、セラミックマトリックス複合材料を使用するためには、これらのフラップシャッタが、非常に小さな曲率半径、すなわち、角張った形状しかもてなくなる。これは、各追従フラップシャッタと上記２つの隣接する制御ホットフラップシャッタとの間の耐密性に対して不利益である。実際、図１を参照すると、追従フラップシャッタ１の形状が小型のものであってよいが、これは、変形されたシート形状を呈する制御ホットフラップシャッタ２には当てはまらない。この結果、追従フラップシャッタ１の側方縁部と、制御ホットフラップシャッタ２の表面と、ノズルシール３の外面との間に、比較的大きなギャップ４が生じてしまう。

本発明の目的は、これらの欠点を解消することである。

この目的を達成するために、本発明の主要な課題は、
セラミック複合材料のフラップシャッタプレートと、
フラップシャッタプレートの下で横（幅）方向に位置し、金属製のノズルシールと接触状態を維持するようになっている（意図された）摩擦表面とを備える、ターボジェットの軸に直交する軸の周りを旋回する、ターボジェットの軸対称ノズルの制御ホットフラップシャッタである。

本発明によれば、摩擦表面は、金属製である。

このようにして、ノズルシールに対する前記表面の金属／金属接触により、この点での摩耗がかなり低減する。

追従フラップシャッタ、隣接する制御ホットフラップシャッタ、およびノズルシールの間の耐密性を高めるために、摩擦表面は、摩擦表面にほぼ垂直で、隣接する追従フラップシャッタの側方フランク（ラテラルフランク）と向かい合い接近して位置するようになっている（意図された）２つの側面フランクによって横方向に制限される。

本発明の第１の好ましい実施形態において、摩擦表面は、制御ホットフラップシャッタと一体化されている。

このように、摩擦表面を制御ホットフラップシャッタと一体化することは、制御ホットフラップシャッタの鋳造中に実施されることが好ましい。

第２の実施形態において、摩擦表面は、制御ホットフラップシャッタに取り付けられる追加部品である。

この場合、フラップシャッタプレートとフラップシャッタフレームとの間で摩擦表面支持部品を保持する組立ねじを用いて、取付けが行われてよい。

本発明およびそのさまざまな技術的特徴は、本発明の２つの実施形態の以下の詳細な記載を読むことにより、より明確に理解されるであろう。

これらには、いくつかの図面が添付される。

図２を参照しながら、制御ホットフラップシャッタの第１の実施形態が以下に示される。対向する２つの平行な補強材である本体２９が、フラップシャッタ制御レバーを収容するように意図（構成）されたブッシュ２１を各側で支持する。本体２９の下側部品は、フラップシャッタが旋回する軸を中心とする旋回孔２６を含む。下側部品は、セラミックマトリックス（素地）複合材などの耐熱材料からなるフラップシャッタプレート２２の追加形状を受けるように意図された支承（ベアリング）プレート２７をさらに含む。フラップシャッタプレート２２の一端のすぐ下方にある後方下側部品は、断面がわずかに凸形のテーパ状摩擦表面２４を含む。さらに、この部品は、フラップシャッタ上で横方向にわずかに凹形の形状を示すように、長手方向にわずかにへこんでいる。この部品は、上記摩擦表面２４によって示すテーパ状の形状に対して垂直な２つの側面フランク２５によって、横方向に制限される。

この実施形態において、フラップシャッタプレート２２は、フラップシャッタの一体部分である。事実、これは、摩擦表面２４の上方にある溝２８内に挿入され、フラップシャッタの支承プレート２７の製造中、特に鋳造（キャスティング）中、取り付けられる。制御ホットフラップシャッタの大部分が金属から作られるのに対して、フラップシャッタプレート２２は、セラミックマトリックス複合材料から作られる。

図３は、追従フラップシャッタ１０を取り囲む２つの制御ホットフラップシャッタ２０を含む。制御ホットフラップシャッタ２０の各フラップシャッタプレート２２は、追従フラップシャッタ１０の対応するフラップシャッタプレート１２と横方向に重なり合う。フラップシャッタベースのすべての耐密性を高めるために、制御ホットフラップシャッタ２０の摩擦表面２４と、追従フラップシャッタ１０の摩擦表面１４で、制御ホットフラップシャッタ２０の各摩擦表面２４の縁部または側方フランク２５が、隣接する追従フラップシャッタ１０の対応する隣接する側方フランク１５に可能な限り接近して位置しなければならない。しかしながら、摩擦表面２４の側方フランク２５が上記表面に対して垂直であるとすると、その結果、各フラップシャッタプレート２２において、制御ホットフラップシャッタ２０の側方フランク２５と、追従フラップシャッタ１０の側方フランク１５は、実質的に平行であり、したがって、非常に近接しながら、互いに向かい合った位置にあり得る。図４は、図１と比較して、この点での耐密性の改善をより明確に理解することができる。事実上、追従フラップシャッタ１０の側方フランク１５、および制御ホットフラップシャッタ２０の側方フランク２５は、互いに非常に接近しており、図１のギャップ４は著しく低減されて、この点でのアセンブリの耐密性を高めている。

図５に示す実施形態は、いくつかの組立ねじ４１およびナット４２によって、制御ホットフラップシャッタ４０に取り付けられるように意図されたフラップシャッタプレート３２を示す。この場合、接触表面４４は、製造中、制御ホットフラップシャッタ４０のフレーム４９に取り付けられていない支持部品４７によって支持される。一方、それは、別個の部品であり、追加された金属部品を形成するように機械加工される。組立ねじ４１、対応するナット４２、および制御ホットフラップシャッタフレーム４９の支持部品４７、４８にある通過孔４３、およびフラップシャッタプレート３２にある通過孔３８などの取付け手段を用いて、アセンブリの製造とは独立して、アセンブリの取付けおよび取外しができる。

支持部品４７および摩擦表面４４および側方フランクの幾何学的形状は、特に、第１の実施形態において上述したものに対応しなければならないことは言うまでもない。この第２の実施形態において、ノズルシールおよびガスケットに対して同じ点で、摩擦表面４４の摩耗に関する同じ利点が得られる。

従来技術による追従フラップシャッタと制御ホットフラップシャッタとの間の接合部の断面図である。 本発明の第１の実施形態による制御ホットフラップシャッタのカバリエ図である。 本発明の第１の実施形態による追従フラップシャッタを取り囲む２つの制御ホットフラップシャッタの図である。 本発明の第２の実施形態による制御ホットフラップシャッタの分解組立図である。 本発明による追従フラップシャッタと制御ホットフラップシャッタとの間の接合部の図である。

符号の説明

３ ノズルシール
１０ 追従フラップシャッタ
２２、３２ フラップシャッタプレート
２４、４４ 摩擦表面
１５ 追従フラップシャッタの側方フランク
２０、４０ 制御ホットフラップシャッタ
２５ 制御ホットフラップシャッタの側方フランク
２９ 本体
４１ 組立ねじ
４７ 支持部品
４９ ホットフラップシャッタのフレーム

Claims (6)

1. ターボジェットの軸に直交する軸の周りを旋回する、ターボジェットの軸対称ノズルの制御ホットフラップシャッタであって、
   セラミック複合材料のフラップシャッタプレート（２２、３２）と、
   フラップシャッタプレートの下で横方向に位置し、金属製のノズルシール（３）と接触状態を維持するようになっている摩擦表面（２４、４４）とを備えており、 摩擦表面（２４、４４）が金属製であることを特徴とする、前記制御ホットフラップシャッタ。
2. 摩擦表面（２４、４４）が、摩擦表面（２４、４４）にほぼ垂直で、隣接する追従フラップシャッタ（１０）の側方フランク（１５）と向かい合い接近して位置するようになっている２つの側方フランク（２５）によって制限されることを特徴とする、請求項１に記載の制御ホットフラップシャッタ。
3. 摩擦表面（２４）が、制御ホットフラップシャッタ（２０）に一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の制御ホットフラップシャッタ。
4. 摩擦表面（２４）が、制御ホットフラップシャッタ（２０）の鋳造中に、フレーム（２９）に一体化されることを特徴とする、請求項３に記載の制御ホットフラップシャッタ。
5. 摩擦表面（４４）が、制御ホットフラップシャッタ（４０）に追加され取り付けられる支持部品（４７）によって支持されることを特徴とする、請求項１に記載の制御ホットフラップシャッタ。
6. 支持部品（４７）が、組立ねじ（４１）によって、制御ホットフラップシャッタのフレーム（４９）とフラップシャッタプレート（３２）との間に取り付けられることを特徴とする、請求項５に記載の制御ホットフラップシャッタ。

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