JP2006037955A - ターボ機械用ノーズコーン - Google Patents

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Abstract

【課題】氷や固体の物体または粒子の吸い込みに対する効果的な保護を確実にしつつ、様々な飛行段階に対してファンブレードの基部における空気の入射角を最適化することのできる、ターボ機械のノーズコーンを提供する。
【解決手段】特にターボジェットなどのターボ機械用のノーズコーンであって、コーンは、ファンブレードを担持するシャフトの端部に装着され、軸変位制御手段に結合されることによって、ファンブレードに対する前記コーンの軸方向の位置を修正することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特にターボジェットなどのターボ機械用のノーズコーンに関する。
上流側端では、ターボジェットは、ブレードを有するコンプレッサおよびファンの両方に空気を供給する吸気口を有し、ブレードは、シャフトに固定されるディスクにより担持され、シャフトは、ターボジェットの主要部全体に延在し、かつターボジェットのタービンにより回転駆動される。
ノーズコーンがシャフトの上流側端に搭載され、ターボジェット内を貫通する空気流の一部が、ファンのブレードに向かって偏向され、その空気流が、コンプレッサの吸気孔を通過する一次流と、コンプレッサの周囲を流れる二次流とに分離され、二次流は、その後一次流と混合され、かつ／またはターボジェットの構成要素を冷却するための冷却回路に供給される。
従来技術では、ノーズコーンは、シャフト端に固定して装着され、そのノーズコーンの形状と寸法は、所与の飛行段階に対してファンブレードの基部における空気の入射角を最適化するように決定される。
また、ノーズコーンの形状と寸法は、氷や固体の物体または粒子の吸い込みから保護するように決定される。
したがって、ノーズコーンのために選択された形状と寸法は、かなり相反する制約間の妥協の結果であるため、実際には２つの制約のいずれも満足させない。
本発明の具体的な目的は、この問題に対する、簡単で、低コストで、効果的な解決策を提供することである。
本発明は、氷や固体の物体または粒子の吸い込みに対する効果的な保護を確実にしつつ、様々な飛行段階に対してファンブレードの基部における空気の入射角を最適化することのできる、ターボ機械のノーズコーンを提供する。
このため、本発明は、特にターボジェットなどのターボ機械用ノーズコーンを提案し、そのノーズコーンは、ファンブレードを担持するシャフトの端部に装着され、ファンブレードの基部に入ってくる空気流の入射角を制御する役割を果たし、ノーズコーンは、制御される軸方向変位手段により上述のシャフトに装着されることにより、ファンブレードに対して前記ノーズコーンの軸方向位置を修正することができる。
上述のシャフトの端部でノーズコーンを軸方向に変位させると、ファンブレードの基部における空気の入射角を、様々な飛行段階に対して修正しかつ最適化することができ、氷や固体の吸い込みに対するさらなる保護を提供する。
離陸中、例えば、ノーズコーンは、できるだけ遠く外方に氷や固体を偏向させるように、ファンブレードに対して前方位置に軸方向に変位される。
飛行中、ノーズコーンは、ファンブレードの基部での入射角を調整し、飛行条件に応じて前記角度を最適化するように、上述の前方位置から１つ以上の後退位置まで軸方向に変位されることができる。
本発明の好ましい実施形態では、コーンは、流体圧アクチュエータにより上述のシャフトに接続され、流体圧アクチュエータは、シャフトの端部に固定されるシリンダと、コーンを担持するピストンロッドとを有する。
コーンの軸方向の変位に関する制御手段は、シャフトにより担持され、ノーズコーンとファンブレードとともに回転駆動される。前記制御手段は、加圧下の流体圧流体源を備える回転流体圧流体供給手段と、圧力を調節する調節器手段とに接続される。
ノーズコーンの軸方向の位置は、流体圧アクチュエータ内の圧力を調節することにより決定される。このような軸方向の変位の制御手段は、作成しやすく実施しやすいという利点を有する。
さらに本発明は、上述した種類のノーズコーンを含む、ターボジェットなどのターボ機械を提案する。
本発明のその他の利点と特徴は、本発明のノーズコーンを装着されたターボジェットの前部の非常に概略的な軸半断面図である添付図面を参照しつつ、非限定的な例により示される以下の説明を読めば明らかになる。
図示されるターボジェットは、燃焼室からの出口に装着されるタービンにより軸１２を中心に回転駆動されるシャフト１０を有し、そのシャフト１０は、ターボジェットのステータの部分１６に搭載された軸受１４により中心に位置決めされ、かつ回転状態で案内される。
上流側端で、シャフト１０は、半径方向の内側端２０を有する複数のファンブレード１８を担持し、ファンブレード１８は、シャフト１０の切頭円錐部の周囲に従来の方法で固定される。
ファンブレード１８は、入ってくる空気流をターボジェット内に流すことのできる、実質的に円筒状のダクト２２により外側を包囲される。
ノーズコーン２４は、シャフト１０の上流側端に装着され、入ってくる空気流の中心部２６をブレード１８に向かって偏向させるように、ファンブレード１８を担持するシャフトの切頭円錐部に接続される。
ファンブレード１８からすぐ下流側には、ブレードを有するコンプレッサに空気を流入させるための環状孔２８があり、ブレードは、シャフト１０の部分３０により担持され、かつ円筒形の外側ケーシング３２に収容され、外側ケーシング３２は、環状空間３４を画定するためにダクト２２の内表面と協働する。
コンプレッサの環状孔２８を貫通する空気は、一次流を形成し、一次流は、ターボジェットのコンプレッサにより圧縮され、その後、燃料と混合されて燃焼室で燃焼され、燃焼室を離れるときに、シャフト１０を回転駆動するタービンの可動ブレードにパワーを与える。環状空間３４を貫通する空気は、ターボジェットの様々な構成要素を冷却するように一次流と混合される二次流を形成し、ターボジェットの推力を増加させる役割を果たすことができる。
従来技術では、ノーズコーンは、シャフト端で固定され、その形状と寸法は、ある所与の飛行段階に関してファンブレード１８の基部における空気の入射角を最適化するように決定される。また、ノーズコーンは、固体と粒子を外方に偏向させることができるべきである。
本発明では、ノーズコーン２４は、シャフト１０に担持され、かつファンブレード１８に対するコーン２４の軸方向の位置を修正するように構成される制御手段により、シャフト１０の軸１２に沿って軸方向に変位可能であるように装着される。
したがって、ノーズコーン２４は、従来技術の固定位置またはその他のさらに後ろに設定された位置でありうる、連続線により示される後退位置３８と、回転軸１０に対する空気および固体や粒子の外方への変位を増大させる、点線により示される前方位置４０との間を変位可能である。さらに、ノーズコーン２４は、前方位置４０と最も遠い後方位置３８との間の所定の中間位置に配置させることもできる。
図示される実施形態では、ノーズコーン２４の軸方向の変位を制御する制御手段は、流体圧アクチュエータ４２を備え、この流体圧アクチュエータ４２は、適切な手段４４によりシャフト１０に固定され、かつ軸方向に延在するシリンダと、上流側に軸方向に延在し、かつノーズコーン２４を軸方向に変位させるためにノーズコーン２４に接続されるピストンロッド４６とを有する。
流体圧アクチュエータ４２は、流体圧流体を収容する上流側室４８と下流側室５０とを備え、前記上流側および下流側室は、アクチュエータのピストン５２により漏れないように分離され、シャフト１０上に装着される回転継手５６に接続されるダクト５４を介して流体圧流体を供給される。前記上流側および下流側室自体は、圧力を調整する調節手段６０を含む加圧流体圧流体回路５８から供給され、圧力調節手段６０および回路５８は、ターボジェットのステータにより担持される。
本発明の装置は、以下のように動作する。離陸のために、アクチュエータ４２の室５０は、流体圧流体源５８から来る流体圧流体が供給されるため、空気中に存在する固体および粒子が、回転軸１２に対してできるだけ遠くに外方に偏向される前方位置４０に達するまで、ピストン５２は、上流側に変位し、それとともにピストンロッド４６により担持されるノーズコーン２４も変位する。飛行中、アクチュエータ４２の室４８、５０内の圧力は、特定の飛行段階でファンブレード１８の基部における空気の入射角を最適化させるように、ピストン５２が、ノーズコーンを後退位置３８に移動させるように、または上述の前方位置４０と後退位置３８との間の中間位置に移動させるように調節される。
本発明のノーズコーンを装着したターボジェットの前部の、非常に概略的な軸半断面図である。
符号の説明
１０ シャフト
１２ 軸
１４ 軸受
１６、３０ 部分
１８ ファンブレード
２０ 内側端
２２、５４ ダクト
２４ ノーズコーン
２６ 空気流の中心部
２８ 環状孔
３２ 外側ケーシング
３４ 環状空間
３８ 後退位置
４０ 前方位置
４２ 流体圧アクチュエータ
４４ 手段
４６ ピストンロッド
４８ 上流側室
５０ 下流側室
５２ ピストン
５６ 回転継手
５８ 加圧流体圧流体回路
６０ 調節手段

Claims (6)

  1. ファンブレードを担持するシャフトの端部に装着され、かつファンブレードの基部において入ってくる空気流の入射角を制御する役割を果たす、特にターボジェットなどのターボ機械用ノーズコーンであって、軸変位制御手段により前記シャフトに装着されることにより、ファンブレードに対する前記ノーズコーンの軸方向位置を修正することのできる、ノーズコーン。
  2. ノーズコーンが、固体および粒子の吸い込みから保護する前方位置と、ファンブレードの基部における空気の入射角を最適化する後退位置との間で軸方向に変位可能である、請求項１に記載のノーズコーン。
  3. ノーズコーンが、シャフトの端部に固定されるシリンダと、ノーズコーンを担持するピストンロッドとを有する流体圧アクチュエータにより、前記シャフトに接続される、請求項１に記載のノーズコーン。
  4. 流体圧アクチュエータが、回転流体圧流体供給手段に接続される、請求項３に記載のノーズコーン。
  5. 回転流体圧流体供給手段が、加圧下の流体圧流体源と、圧力を調節する調節器手段とを備える、請求項４に記載のノーズコーン。
  6. 請求項１に記載のノーズコーンを含む、ターボジェットなどのターボ機械。
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