JP2005502819A - ２サーキットジェットエンジンにおいて、最初に互いに独立して案内される２つの流体流を混合する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、２サーキットジェットエンジンにおいて、最初に互いに独立して案内される２つの流体流（１６、１８）を混合する装置に関する。このために、ホットコアストリーム（１６）を包囲する混合管（１０）が設けられ、コールドバイパス流（１８）は、前記混合管の外形状側面（１２）に沿って流れる。混合管（１０）は、流動方向（Ｓ）に向かって細くなり、かつ混合管側面（１２）の周方向の下流端に開口部（２０）を有する円錐台の形態で提供される。前記開口部は、混合管（１０）の長手方向軸（１４）と垂直をなすある断面における混合管側面（１２）の周方向に位置し、混合管（１０）を通って流れるホットコアストリーム（１６）は、開口部（２０）を経て、混合管側面（１２）の周りを流れるコールドバイパス流（１８）に侵入する。開口部（２０）は、主軸（２４）および副軸（２６）を備えた楕円形通路面（２２）を有し、それによって混合管（１０）の側面（１２）上の通路面（２２）の主軸（２４）は、流体（１６、１８）の流動方向（Ｓ）を通り、副軸（２６）はそれと垂直をなす方向を通る。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、２サーキットジェットエンジン内において、最初に互いに独立して案内される２つの流体流を混合する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンノズルからの噴射前に、ジェットエンジンのホットコアストリームとコールドバイパス流とを混合するために、「ローブミキサ」が２サーキットジェットエンジン内で使用されることは周知である。この場合、ジェットエンジンのホットコアストリームは、「混合管」を通して案内されるが、コールドバイパス流は、混合管側面の外側に沿って流れる。通常、２つの流体流の混合は、混合管の下流側面の特殊形状によって強制的に行われる。この目的のため、下流に形成される混合管のその側面は、半径方向外部に延びる「ローブ」を有する。この場合、流れが混合管の下流セクションを通って、またはそれぞれその周りで生じた後、これらのローブが前記ホットコアストリームをコールドバイパス流内に導き、さらにコールドパイパス流をホットコアストリーム内にも導く。公知の先行技術に関して、例えば、特許文献１が参照される。
【０００３】
これらの公知であるローブミキサの欠点は、この場合、下流端におけるローブの半径方向の範囲が大きいため、ローブミキサが振動しがちとなり、素材の加熱や差圧が原因でさらに変形が生じることにある。ゆえに、円錐状出口またはジェットエンジンのノズルハウジングでローブミキサを支持する「支柱」によってこれらの欠点を解消しようとしている。但し、これらの支柱はさらなる重量源を構成する。
【０００４】
さらに、ローブミキサのローブの半径方向の範囲が大きいため、干渉が、ローブミキサのローブとエンジンサスペンションの間のエンジンサスペンションの領域で起こる恐れがある。ローブミキサの関連ローブのこのような干渉を回避するために、「パイロンローブ」が様々に設計される。但し、これは、混合効率が低下すると、「パイロンローブ」を再設計しなければならないという欠点を有する。
【０００５】
【特許文献１】
英国特許出願公開第２１６０２６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ジェットエンジンのホットコアストリームをコールドバイパス流と混合させる新設計の装置による改良手段をここに提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
冒頭で述べたタイプの装置に基づき、この目的は、混合管がコアストリームの流れおよびバイパス流の方向に向かって細くなる円錐台の形態で設計され、混合管が、該混合管の下流端に開口部を有し、該開口部は、混合管の長手方向軸と垂直をなすある断面における混合管側面の周方向に配置された混合管を通って流れるホットコアストリームが、開口部を通って混合管側面の周りを流れるコールドバイパス流に侵入するようにした、本発明により達成される。
【０００８】
本発明による混合管構造は、有効な利点をもたらす。混合管側面に設けられた開口部によって、半径方向の大きな範囲にローブを備えたローブミキサを省くことができる。ゆえに、その振動の傾向も十分に低減されるので、今まで必要であった支柱も省くことができる。ゆえにエンジンサスペンションとの予想される干渉の危険性も生じない。加えて、半径方向の大きさがより小さくなることで、本発明による新規の混合管は、限られたスペースでの設置にも適するという利点を有する。
【０００９】
さらに、混合管の下流端における密閉環状側面が頑丈な低振動構造をもたらすので、動作圧力および温度の変動に帰因する妨害は、混合管にあまり影響を与えない。支柱が、もはや混合管を固定する必要もないので、これらの支柱の省略は、同時に、軽量構造、ゆえにジェットエンジンの軽量化にもなる。
【００１０】
さらに、混合管の簡易形態は、ローブを製造するのに必要な複雑な深絞り作業を省くこともできるので、より費用効果的な製造をもたらす。
【００１１】
本発明のさらなる特徴によれば、混合管側面の開口部は、主軸および副軸を備えた楕円形通路面を有する。この場合、楕円形通路面の主軸は、ホットコアストリームの流れおよびコールドバイパス流の方向に混合管側面上を通り、副軸はそれらと垂直方向に配置される。
【００１２】
本発明の他の特徴は従属請求項から得られる。
【００１３】
本発明による新規の混合管の実質的に周知の従来形ローブミキサとの組合せも可能である。ミキサ効率（より低い）および全圧力損失（より低い）に関する新ミキサの変化が推力のゲインに関して中立的に作用するので、既存のミキサの本発明によるミキサとの置き換えも考えられる。
【００１４】
本発明は、図面で多少概略的に示された実施形態を参照して以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１の参照番号１０で全体が示され、２サーキットジェットエンジン内の、最初に互いに独立して案内される２つの流体流を混合するように造られた混合管は、側面１２および長手方向軸１４を備える。混合される流体流の、つまりホットコアストリーム１６およびコールドバイパス流１８の流動方向は、矢印Ｓで示される。
【００１６】
この場合、混合管１０は、流動方向Ｓに向かって細くなる円錐台の形態である。明瞭化のため、混合管１０を除くジェットエンジンの他の構成要素は示していない。
【００１７】
混合管１０の下流端において、複数の開口部２０は、混合管１０の長手方向軸１４と垂直をなすある断面積における混合管側面１２の周方向に離間して混合管側面１２に組み込まれる。
【００１８】
混合管１０の下流端に位置する開口部２０の１つの拡大図が図２に示される。
【００１９】
この場合、開口部２０は、主軸２４および副軸２６を備えた楕円形通路面２２を有する。通路面２２の主軸２４は流動方向Ｓに混合管側面１２上を通るが、副軸２６はそれと垂直をなす方向に配置される。
【００２０】
さらに、楕円形通路面２２は、混合管側面１２の外側に穴カラー部２８を有する。
【００２１】
図２に示すように、穴カラー部２８の高さは、穴カラー部２８の最大高さが楕円形通路面２２の主軸２４の上流頂点３０に位置し、そこから流動方向Ｓに減少するように設計される。楕円形通路面２２の主軸２４の下流頂点３２の領域は、穴カラー部２８無しに形成される。あるいはそれは（混合管側面１２に対して）内部に曲げられても良い。
【００２２】
本発明の実施形態では、混合管側面１２の外側から穴カラー部２８への遷移は、凹状構造のものであるが、他の連続構造も可能である。
【００２３】
上述した装置の動作モードは以下の通りである：
ジェットエンジンから来るホットコアストリーム１６は円錐状混合管１０を通って流れるが、コールドバイパス流１８は混合管側面１２の周りを流れる。混合管１０を通って流れるホットコアストリーム１６は、混合管１０の下流端における開口部２０を通って混合管側面１２の周りを流れるコールドバイパス流１８に侵入する。楕円形通路面２２および穴カラー部２８の構造の結果として、２つの流体流の十分な混合が、低圧力損失で達成され、この混合は、可能な限り最大限に公知のローブミキサの混合に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】円錐台の形態をなし、該円錐台の周囲に分配された開口部を備えた２サーキットジェットエンジンの混合管の断面図を示す。
【図２】図１の開口部の拡大図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 円錐台の形態の混合管
１２ 混合管側面
１４ 混合管の長手方向軸
１６ ホットコアストリーム
１８ コールドバイパス流
２０ 開口部
２２ 楕円形通路面
２４ 楕円形通路面の主軸
２６ 楕円形通路面の副軸
２８ 穴カラー部
３０ 楕円形通路面の上流頂点
３２ 楕円通路面の下流頂点
Ｓ 流動方向

Claims (5)

1. 第１の流体流−ホットコアストリーム（１６）−を包囲する混合管（１０）が設けられ、前記混合管（１０）の外形状側面（１２）に沿って第２の流体流−コールドバイパス流（１８）−が流れる、２サーキットジェットエンジン内の、最初に互いに独立して案内される２つの流体流（１６、１８）を混合する装置であって、
   前記混合管（１０）は、流動方向（Ｓ）に向かって細くなる円錐台の形態で設計され、
   前記混合管（１０）は、該混合管の下流端に複数の開口部（２０）を有し、
   前記開口部（２０）は、前記混合管（１０）の長手方向軸に対して垂直をなすある断面における前記混合管側面（１２）の周方向に夫々配置され、
   前記混合管（１０）を通って流れる前記ホットコアストリーム（１６）が、それらの開口部（２０）を通って、前記混合管側面（１２）の周りを流れる前記コールドバイパス流（１８）に侵入することを特徴とする装置。
2. 前記開口部（２０）は、主軸（２４）および副軸（２６）を備えた楕円形通路面（２２）を有し、このために前記通路面（２２）の前記主軸（２４）は、前記流体（１６、１８）の前記流動方向（Ｓ）において前記混合管（１０）の前記側面（１２）上を通り、前記楕円形通路面（２２）の前記副軸（２６）は前記主軸（２４）と垂直をなす方向を通ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記楕円形通路面（２２）は、前記混合管側面（１２）の外側に穴カラー部（２８）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記混合管側面（１２）の前記外側から前記通路面（２２）の前記穴カラー部（２８）までの遷移は、凹状構造のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記混合管側面（１２）に対する前記穴カラー部（２８）の高さは、前記穴カラー部（２８）の最大高さが前記楕円形通路面（２２）の前記主軸（２４）の上流頂点（３０）に位置し、そこから前記流動方向（Ｓ）に向かって減少するように変化し、前記楕円形通路面（２２）の前記主軸（２４）の下流頂点（３２）の領域が穴カラー部（２８）の無い状態となるか、またはそれが前記楕円形通路面（２２）の前記主軸（２４）の前記下流頂点（３２）に向かって「負」となる、すなわち前記下流端における前記穴カラー部（２８）が前記混合管（１０）の内部に突出するように変化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。