JP2005291184A - 圧縮機用翼揺動制御装置、ファン用翼揺動制御装置、圧縮機、及びファン - Google Patents

Abstract

【課題】 飛行高度２００００ｍ付近まで高亜音速機が上昇するに際に、ジェットエンジンがストール現象につながるような不安定な作動にならないようにする。
【解決手段】 目標揺動角度と圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数との基準特性曲線ＢＣを表す基準データを記憶すると共に、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数以上の部分についてのみ、基準特性曲線ＢＣに対して閉方向へ変形させた変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3を表す変形データを記憶する記憶手段１５と；基準特性曲線４ａ，４ｂに基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数から全ての可変静翼７ａ，７ｂの目標揺動角度を取得すると共に、基準特性曲線ＢＣ又は変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3に基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度から全ての可変案内翼１１の目標揺動角度を取得する目標揺動角度取得手段１６と；を具備したこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ジェットエンジンの要素である圧縮機及びファンに関するものであって、特に、可変静翼及び可変案内翼の揺動動作を制御する圧縮機用翼揺動制御装置及びファン用翼揺動制御装置に関する。

高亜音速機に搭載されるジェットエンジンは、圧縮機を要素の１つとしており、この圧縮機は、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路内へ取入れた空気を圧縮するものであって、一般的な構成は次のようになる。

即ち、前記エンジンケース内には、複数段の圧縮機ロータがエンジン軸方向に沿って設けられており、各圧縮機ロータは、それぞれ、エンジン軸心を中心として回転可能に構成されてあって、複数の動翼を周方向に備えている。また、前記エンジンケース内には、複数段の圧縮機ステータがエンジン軸方向に沿って複数段の前記圧縮機ロータと交互に設けられており、各圧縮機ステータは、それぞれ、前記エンジン流路を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ揺動可能な複数の可変静翼を周方向に備えている。更に、前記エンジンケース内における最前段の前記圧縮機ロータの前方側（入口側）には、案内ステータが設けられており、この案内ステータは、前記開閉方向へ揺動可能な複数の可変案内翼を周方向に備えている。

前記エンジンケースには、全ての前記可変静翼及び全ての前記可変案内翼を前記開閉方向へ同期して揺動させる複数のアクチュエータが設けられている。ここで、複数の前記アクチュエータは、前記圧縮機ロータの修正回転数に応じて制御されるようになっている。

従って、複数段の前記圧縮機ロータを回転させることにより、前記エンジン流路内へ取入れた空気を、前記案内ステータ及び複数段の圧縮機ステータによって整流しつつ、複数段の前記圧縮機ロータと複数段の前記圧縮機ステータ（前記案内ステータ）の協働によって圧縮することができる。一方、前記圧縮機ロータの修正回転数に応じて複数の前記アクチュエータを制御することにより、前記可変静翼及び前記可変案内翼に後方動翼の衝撃波との干渉による層流剥離が生じることを抑制しつつ、十分な流量の空気を後方へ送り込むことできる。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すものがある。
特開２００２−３１０１００号公報 特開２０００−４６６８８号公報

ところで、巡航時における前記高亜音速機の飛行高度は、通常、１００００ｍ程度にまで達するが、前記高亜音速機の飛行高度が更に高くなると、前記動翼の空力負荷が急激に増大して、前記ジェットエンジンがストール現象につながるような不安定な作動になることがある。

なお、従来において、前記高亜音速機の飛行高度と前記動翼の空力負荷との関係については、十分な知見はなかった。また、前述の問題は、前記圧縮機だけではなく、ファン案内ステータ付きのファンにおいても生じるものである。

そこで、本発明は、前記高亜音速機の飛行高度と前記動翼の空力負荷との関係において得た新規な知見に基づく、新規な構成の圧縮機用翼揺動制御装置、新規な構成のファン用翼揺動制御装置、新規な構成の圧縮機、及び新規な構成のファンを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの要素の１つである圧縮機に用いられ、複数段の圧縮機ステータにおける全ての可変静翼、及び最前段の圧縮機ロータの前方側に配置した案内ステータにおける全ての可変案内翼の揺動動作を制御する圧縮機用翼揺動制御装置において、
全ての前記可変静翼を前記ジェットエンジンのエンジン流路を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ同期して揺動させる第１揺動手段と；
全ての前記可変案内翼を前記開閉方向へ同期して揺動させる第２揺動手段と；
前記開閉方向における前記可変静翼又は前記可変案内翼の目標揺動角度と前記圧縮機ロータの修正回転数との基準特性曲線を表す基準データを記憶すると共に、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する前記圧縮機ロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させた変形特性曲線を表す変形データを記憶する記憶手段と；
前記基準特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得すると共に、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得する目標揺動角度取得手段と；
全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御すると共に、全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する制御手段と；
を具備してなることを特徴とする。

ここで、前記翼揺動制御装置は、入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、可変案内翼の入口側のレイノルズ数（入口レイノルズ数）が小さくなると、換言すれば、前記圧縮機ロータの修正回転数が入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する修正回転数以上であって、飛行高度が高くなると、１段動翼のみの空力負荷が急激に増大するという、新規な知見に基づいて発明されたものである。

請求項１に記載の発明特定事項によると、前記記憶手段によって前記基準特性曲線を表す前記基準データ及び前記変形特性曲線を表す前記変形データを予め記憶しておく。そして、前記目標揺動角度取得手段によって前記基準特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得しつつ、前記制御手段によって全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御する。また、前記目標揺動角取得手段によって前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得しつつ、前記制御手段によって全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する。これにより、全ての前記可変静翼及び全ての可変案内翼の揺動動作を制御することができる。

ここで、前記変形特性曲線は、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する前記圧縮機ロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させたものであって、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得しているため、空気の入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超えても、前記可変案内翼に層流剥離が生じることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの要素の１つであるファンに用いられ、複数段のファンステータにおける全ての可変静翼、及び最前段のファンロータの前方側に配置したファン案内ステータにおける全ての可変案内翼の揺動動作を制御するファン用翼揺動制御装置において、
全ての前記可変静翼を前記ジェットエンジンのエンジン流路を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ同期して揺動させる第１揺動手段と；
全ての前記可変案内翼を前記開閉方向へ同期して揺動させる第２揺動手段と；
前記開閉方向における前記可変静翼又は前記可変案内翼の目標揺動角度と前記ファンロータの修正回転数との基準特性曲線を表す基準データを記憶すると共に、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、マッハ数１．２に対応する前記ファンロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させた変形特性曲線を表す変形データを記憶する記憶手段と；
前記基準特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得すると共に、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得する目標揺動角度取得手段と；
全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御すると共に、全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する制御手段と；
を具備してなることを特徴とする。

ここで、前記翼揺動制御装置は、入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、可変案内翼の入口側のレイノルズ数（入口レイノルズ数）が小さくなると、換言すれば、前記ファンロータの修正回転数が入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する修正回転数以上であって、飛行高度が高くなると、１段動翼のみの空力負荷が急激に増大するという、新規な知見に基づいて発明されたものである。

請求項２に記載の発明特定事項によると、前記記憶手段によって前記基準特性曲線を表す前記基準データ及び前記変形特性曲線を表す前記変形データを予め記憶しておく。そして、前記目標揺動角度取得手段によって前記基準特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得しつつ、前記制御手段によって全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御する。また、前記目標揺動角取得手段によって前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得しつつ、前記制御手段によって全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する。これにより、全ての前記可変静翼及び全ての可変案内翼の揺動動作を制御することができる。

ここで、前記変形特性曲線は、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する前記ファンロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させたものであって、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得しているため、空気の入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超えても、前記可変案内翼に層流剥離が生じることを抑制することができる。

請求項３に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの要素の１つであって、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路内へ取入れた空気を圧縮する圧縮機において、
前記エンジンケース内にエンジン軸方向に沿って設けられ、それぞれエンジン軸心を中心として回転可能に構成され、それぞれ複数の動翼を周方向に備えた複数段の圧縮機ロータと；
前記エンジンケース内にエンジン軸方向に沿って複数段の前記圧縮機ロータと交互に設けられ、それぞれ複数の可変静翼を周方向に備えた複数段の圧縮機ステータと；
前記エンジンケース内における最前段の前記圧縮機ロータの前方側に設けられ、複数の可変案内翼を周方向に備えた案内ステータと；
請求項１に記載の発明特定事項からなる圧縮機用翼揺動制御装置と；
を具備してなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、複数段の前記圧縮機ロータを回転させることにより、前記エンジン流路内へ取入れた空気を、前記案内ステータ及び複数段の圧縮機ステータによって整流しつつ、複数段の前記圧縮機ロータと複数段の前記圧縮機ステータ（前記案内ステータ）の協働によって圧縮することができる。

請求項４に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの要素の１つであって、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路内へ空気を取入れるジエットエンジン用ファンにおいて、
前記エンジンケース内に設けられ、エンジン軸心を中心として回転可能に構成され、周方向に複数の動翼を備えたファンロータと；
前記エンジンケース内における前記ファンロータの後方側に設けられ、複数の静翼を周方向に備えたファンステータと；
前記エンジンケース内における前記ファンロータの前方側に設けられ、複数の可変案内翼を備えたファン案内ステータと；
請求項２に記載の発明特定事項からなるファン用翼揺動制御装置と；
を具備してなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明特定事項によると、複数段の前記ファンロータを回転させることにより、前記案内ステータ及び複数段の圧縮機ステータによって空気を整流しつつ、前記エンジン流路内に取入れることができる。

請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、空気の入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超えて高高度になっても、前記可変案内翼に層流剥離が生じることを抑制することができるため、前記高高度まで前記高亜音速機が上昇するに際に、動翼の空力負荷が急激に増大することがなく、前記ジェットエンジンがストール現象につながるような不安定な作動になることを回避できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の最良の形態に係わる圧縮機の一般的な構成、高亜音速機の飛行高度と動翼の空力負荷との関係について得た新規な知見、及びこの新規な知見に基づく圧縮機用翼揺動制御装置の新規な構成を順次説明する。なお、「前後」とは、特許公報掲載時の向きを基準として図１において左右のことをいう。

図１に示すように、本発明に最良の形態に係わる圧縮機（高圧圧縮機）１は、高亜音速機に搭載されるジェットエンジンの要素の１つであって、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース２内に形成されたエンジン流路３内へ送り込まれた空気を圧縮するものである。そして、圧縮機１の一般的な構成は、次のようになる。

即ち、エンジンケース２内には、複数段（本発明の最良の形態にあっては２段）の圧縮機ロータ４ａ，４ｂがエンジン軸方向（図１において左右方向）に沿って設けられており、各圧縮機ロータ４ａ，４ｂは、それぞれ、エンジン軸心を中心として回転可能に構成されてあって、複数（図１には１つのみ図示）の動翼５ａ，５ｂを周方向に備えている。ここで、複数段の圧縮機ロータ４ａ，４ｂは、ジェットエンジン用タービンにおける複数段のタービンロータ（図示省略）に一体的に連結されている。

また、エンジンケース２内には、複数段（本発明の最良の形態にあっては２段）の圧縮機ステータ６ａ，６ｂがエンジン軸方向に沿って複数段の圧縮機ロータ４ａ，４ｂと交互に設けられており、各圧縮機ステータ６ａ，６ｂは、それぞれ、複数（図１には１つのみ図示）の可変静翼７ａ，７ｂを周方向に備えている。ここで、各可変静翼７ａ，７ｂは、それぞれ、エンジン流路３を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ揺動軸８を介して揺動可能に構成されてあって（図３参照）、エンジンケース２には、全ての可変静翼７ａ，７ｂを前記開閉方向へ同期して揺動させる複数（図１には１つのみ図示）の第１アクチュエータ９が設けられている。

更に、エンジンケース２内における最前段の圧縮機ロータ４ａの前方側（入口側）には、案内ステータ１０が設けられており、この案内ステータ１０は、複数の可変案内翼１１を周方向に備えている。ここで、各可変案内翼１１は、それぞれ、前記開閉方向へ揺動軸１２を介して揺動可能に構成されてあって（図３参照）、エンジンケース２には、全ての可変案内翼１１を前記開閉方向へ同期して揺動させる複数（図１には１つのみ図示）の第２アクチュエータ１３が設けられている。

なお、最前段の圧縮機ロータ４ａの動翼５ａを１段動翼といい、２段の圧縮機ロータ４ｂの動翼５ｂを２段動翼という。同様に、最前段の圧縮機ステータ６ａの可変静翼７ａを１段可変静翼といい、２段の圧縮機ステータ６ｂの可変静翼７ｂを２段可変静翼という。

従って、前記ジェットエンジン用タービンの駆動により複数段の圧縮機ロータ４ａ，４ｂを複数段の前記タービンロータと一体的に回転させることにより、エンジン流路３内へ取入れた空気を、案内ステータ１０及び複数段の圧縮機ステータ６ａ，６ｂによって整流しつつ、複数段の圧縮機ロータ４ａ，４ｂと複数段の前記圧縮機ステータ６ａ，６ｂ（案内ステータ１０）の協働によって圧縮することができ
次に、前記高亜音速機の飛行高度と動翼５ａ，５ｂの空力負荷との関係のついて得た新規な知見を説明する。

この新規な知見を得るにあたって、圧縮機１を模擬した模擬圧縮機要素（図示省略）を用いて、レイノルズ数変更試験を行った。このレイノルズ数変更試験は、１段動翼５ａ（２段動翼５ｂ）の入口からみた空気の入口チップ側相対マッハ数（Ｍ＝０．８、Ｍ＝１．２、Ｍ＝１．３５）毎に、可変案内翼１１の入口側のレイノルズ数（入口レイノルズ数）Ｒｅの変更に伴う１段動翼５ａ（２段動翼５ｂ）の空力負荷の変動を調べる試験である。

前記レイノルズ数変更試験の試験結果をとして、可変案内翼１１の入口レイノルズ数Ｒｅと１段動翼５ａの空力負荷との関係をまとめると、図４に示すようになり、可変案内翼１１の入口レイノルズ数Ｒｅと２段動翼５ｂの空力負荷との関係をまとめると、図５に示すようになる。なお、図４及び図５における空力負荷は、１段動翼５ａ（２段動翼５ｂ）の入口と出口の静圧差を無次元化した値である。

そして、図４に示す試験結果から、入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、可変案内翼１１の入口レイノルズ数が小さくなると、１段動翼５ａの空力負荷が急激に増大することが判明した。一方、図５に示す試験結果から、入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、可変案内翼１１の入口レイノルズ数が小さくなっても、２段動翼５ｂの空力負荷は変化することがなく、１段動翼５ａの空力負荷の変動現象は後続の２段動翼５ｂの空力負荷に反映されないことが判明した。

よって、入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、入口レイノルズ数が小さくなると、換言すれば、圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数が入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する修正回転数以上であって、飛行高度が高くなると、１段動翼５ａからの衝撃波との干渉によって可変案内翼１１に層流剥離が生じて、１段動翼５ａのみの空力負荷が急激に増大する傾向にある（前記高亜音速機の飛行高度と動翼５ａ，５ｂの空力負荷との関係についての新規な知見）。

次に、新規な知見に基づく新規な構成の圧縮機用翼揺動制御装置１４について説明する。

圧縮機用翼揺動制御装置１４は、全ての可変静翼７ａ，７ｂ及び全ての可変案内翼１１の揺動動作を制御するものであって、前述の複数の第１アクチュエータ９及び複数の第２アクチュエータ１３の他に、記憶部１５（データベース）と、目標揺動角度取得部１６と、制御部１７とを具備している。そして、記憶部１５、目標揺動角度取得部１６、制御部１７の具体的な内容は、次のようになる。

即ち、図２に示すように、記憶部１５は、前記開閉方向における可変静翼７ａ，７ｂ又は可変案内翼１１の目標揺動角度と圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数との基準特性曲線ＢＣを示す基準データを記憶するものである。なお、圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数は、圧縮機１の入口の全温を考慮した圧縮機ロータ４ａ，４ｂの回転数ことであって、図２中における圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数は、便宜上、定格回転数に対する％回転で表している。

記憶部１５は、飛行高度が１００００ｍを超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数以上の部分についてのみ、飛行高度に応じて基準特性曲線ＢＣに対して前記閉方向へ変形させた変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3を示す変形データを記憶するものである。なお、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数以上の部分とは、本発明の最良の形態にあっては、９０％回転以上の部分のことをいう。

ここで、変形特性曲線ＤＣ1は、飛行高度が１００００ｍよりも高くかつ１５０００ｍ以下の場合における変形特性曲線であって、９０％回転まで基準特性曲線ＢＣと同じ軌跡を描くようになっている。また、変形特性曲線ＤＣ2は、飛行高度が１５０００ｍよりも高くかつ２００００ｍ以下の場合における変形特性曲線であって、９０％回転まで基準特性曲線ＢＣと同じ軌跡を描くようになっており、９０％回転以上の部分は、変形特性曲線ＤＣ1よりも前記閉方向へ変形している。更に、変形特性曲線ＤＣ2は、飛行高度が２００００ｍよりも高くかつ２４０００ｍ以下の場合における変形特性曲線であって、９０％回転まで基準特性曲線ＢＣと同じ軌跡を描くようになっており、９０％回転以上の部分は、変形特性曲線ＤＣ2よりも前記閉方向へ変形している。

目標揺動角度取得部１６は、基準特性曲線ＢＣに基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数から全ての可変静翼７ａ，７ｂの目標揺動角度を取得するものである。また、目標揺動角度取得部１６は、基準特性曲線ＢＣ又は変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3に基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度から全ての可変案内翼１１の目標揺動角度を取得するものである。なお、圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度は、適宜のセンサ（図示省略）によって検出されるものであるが、圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度の具体的な検出態様についての説明は省略する。

制御部１７は、全ての可変静翼７ａ，７ｂの揺動角度が目標揺動角度になるように複数の第１アクチュエータ９を制御するものである。また、制御部１７は、全ての可変案内翼１１の揺動角度が目標揺動角度になるよう第２アクチュエータ１３を制御するものである。

次に、本発明の最良の形態の作用及び効果について説明する。

記憶部１５によって基準特性曲線ＢＣを示す基準データ及び変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3を示す変形データを予め記憶しておく。そして、目標揺動角度取得部１６によって基準特性曲線ＢＣに基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数から全ての可変静翼７ａ，７ｂの目標揺動角度を取得しつつ、制御部１７によって全ての可変静翼７ａ，７ｂの揺動角度が目標揺動角度になるように第１アクチュエータ９を制御する。また、目標揺動角度取得部１６によって基準特性曲線ＢＣ又は変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3に基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度から全ての可変案内翼１１の目標揺動角度を取得しつつ、制御部１７によって全ての可変案内翼１１の揺動角度が目標揺動角度になるように第２アクチュエータ１３を制御する。これにより、全ての可変静翼７ａ，７ｂ及び全ての可変案内翼１１の揺動動作を制御することができる。

ここで、変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3は、飛行高度が所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数以上の部分についてのみ、基準特性曲線ＢＣに対して前記閉方向へ変形させたものであって、基準特性曲線ＢＣ又は変形特性曲線ＤＣ1，ＤＣ2，ＤＣ3に基づいて圧縮機ロータ４ａ，４ｂの修正回転数及び飛行高度から全ての可変案内翼１１の目標揺動角度を取得しているため、空気の入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、飛行高度が１００００ｍを超えて２００００ｍ付近（１８０００ｍから２２０００ｍ）になっても、可変案内翼１１に層流剥離が生じることを抑制することができる。

以上の如き、本発明の最良の形態によれば、空気の入口チップ側相対マッハ数が１．２以上であって、飛行高度が１００００ｍを超えて２００００ｍ付近になっても、可変案内翼１１に層流剥離が生じることを抑制することができるため、飛行高度２００００ｍ付近まで前記高亜音速機が上昇するに際に、動翼５ａ，５ｂの空力負荷が急激に増大することがなく、前記ジェットエンジンがストール現象につながるような不安定な作動になることを回避できる。

更に、本発明は、前述の発明の最良の形態の説明に限るものではなく、前記高亜音速機の飛行高度と動翼５ａ，５ｂの空力負荷との関係についての新規な知見に基づく圧縮機用翼揺動制御装置１４の新規な構成を、前記ジェットエンジンの要素の１つであるファンに用いられるファン用翼揺動制御装置（図示省略）にそのまま適用することも可能であって、その場合には前述の作用及び効果と同様の作用効果を奏する。

ここで、前記ファンは、図示は省略するが、圧縮機ロータ４ａ，４ｂと同様の構成のファンロータと、圧縮機ステータ６ａ，６ｂと同様の構成のファンステータと、案内ステータ１０と同様のファン案内ステータとを具備している。また、前記ファン用翼揺動制御装置は、前記ファンステータにおける全ての可変静翼、及び前記ファン案内ステータにおける全ての可変案内翼の揺動動作を制御するものである。

本発明の最良の形態に係わる圧縮機の模式的な部分断面図である。 目標揺動角度とファンロータの修正回転数との基準特性曲線及び変形特性曲線を示す図である。 エンジン流路の長手方向に対する可変静翼、可変案内翼、又は動翼の関係を説明する図である。 案内翼の入口レイノルズ数と１段動翼の空力負荷との関係を示す図である。 案内翼の入口レイノルズ数と２段動翼の空力負荷との関係を示す図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ エンジンケース
３ エンジン流路
４ａ，４ｂ 圧縮機ロータ
５ａ，５ｂ 動翼
６ａ，６ｂ 圧縮機ステータ
７ａ，７ｂ 可変静翼
９ 第１アクチュエータ
１０ 案内ステータ
１１ 可変案内翼
１３ 第２アクチュエータ
１４ 圧縮機用翼揺動制御装置
１５ 記憶部
１６ 目標揺動角度取得部
１７ 制御部

Claims (4)

1. ジェットエンジンの要素の１つである圧縮機に用いられ、複数段の圧縮機ステータにおける全ての可変静翼、及び最前段の圧縮機ロータの前方側に配置した案内ステータにおける全ての可変案内翼の揺動動作を制御する圧縮機用翼揺動制御装置において、
   全ての前記可変静翼を前記ジェットエンジンのエンジン流路を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ同期して揺動させる第１揺動手段と；
   全ての前記可変案内翼を前記開閉方向へ同期して揺動させる第２揺動手段と；
   前記開閉方向における前記可変静翼又は前記可変案内翼の目標揺動角度と前記圧縮機ロータの修正回転数との基準特性曲線を表す基準データを記憶すると共に、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、空気の入口チップ側相対マッハ数１．２に対応する前記圧縮機ロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させた変形特性曲線を表す変形データを記憶する記憶手段と；
   前記基準特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得すると共に、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記圧縮機ロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得する目標揺動角度取得手段と；
   全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御すると共に、全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する制御手段と；
   を具備してなることを特徴とすることを特徴とする圧縮機用翼揺動制御装置。
2. ジェットエンジンの要素の１つであるファンに用いられ、複数段のファンステータにおける全ての可変静翼、及び最前段のファンロータの前方側に配置したファン案内ステータにおける全ての可変案内翼の揺動動作を制御するファン用翼揺動制御装置において、
   全ての前記可変静翼を前記ジェットエンジンのエンジン流路を開閉する開閉方向（開方向・閉方向）へ同期して揺動させる第１揺動手段と；
   全ての前記可変案内翼を前記開閉方向へ同期して揺動させる第２揺動手段と；
   前記開閉方向における前記可変静翼又は前記可変案内翼の目標揺動角度と前記ファンロータの修正回転数との基準特性曲線を表す基準データを記憶すると共に、飛行高度が１００００ｍ以上の所定の飛行高度を超える場合に、マッハ数１．２に対応する前記ファンロータの修正回転数以上の部分についてのみ、前記基準特性曲線に対して前記閉方向へ変形させた変形特性曲線を表す変形データを記憶する記憶手段と；
   前記基準特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数から全ての前記可変静翼の目標揺動角度を取得すると共に、前記基準特性曲線又は前記変形特性曲線に基づいて前記ファンロータの修正回転数及び飛行高度から全ての前記可変案内翼の目標揺動角度を取得する目標揺動角度取得手段と；
   全ての前記可変静翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第１揺動手段を制御すると共に、全ての前記可変案内翼の揺動角度が目標揺動角度になるように前記第２揺動手段を制御する制御手段と；
   を具備してなることを特徴とするファン用翼揺動制御装置。
3. ジェットエンジンの要素の１つであって、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路内へ取入れた空気を圧縮する圧縮機において、
   前記エンジンケース内にエンジン軸方向に沿って設けられ、それぞれエンジン軸心を中心として回転可能に構成され、それぞれ複数の動翼を周方向に備えた複数段の圧縮機ロータと；
   前記エンジンケース内にエンジン軸方向に沿って複数段の前記圧縮機ロータと交互に設けられ、それぞれ複数の可変静翼を周方向に備えた複数段の圧縮機ステータと；
   前記エンジンケース内における最前段の前記圧縮機ロータの前方側に設けられ、複数の可変案内翼を周方向に備えた案内ステータと；
   請求項１に記載の発明特定事項からなる圧縮機用翼揺動制御装置と；
   を具備してなることを特徴とする圧縮機。
4. ジェットエンジンの要素の１つであって、前記ジェットエンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路内へ空気を取入れるジエットエンジン用ファンにおいて、
   前記エンジンケース内に設けられ、エンジン軸心を中心として回転可能に構成され、周方向に複数の動翼を備えたファンロータと；
   前記エンジンケース内における前記ファンロータの後方側に設けられ、複数の静翼を周方向に備えたファンステータと；
   前記エンジンケース内における前記ファンロータの前方側に設けられ、複数の可変案内翼を備えたファン案内ステータと；
   請求項２に記載の発明特定事項からなるファン用翼揺動制御装置と；
   を具備してなることを特徴とするファン。

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