JP2007247649A - ターボジェットエンジン内のカウリングカバー - Google Patents

Abstract

【課題】従来の問題を解決したターボジェットエンジン内のカウリングカバーを提案する。
【解決手段】ターボジェットエンジン内のカウリングカバー１０であって、一方が他方の内部に配置された２個の同軸のシュラウド３６、３８を含み、これらのシュラウドは、カウリングの径方向アーム２６が内部に延びる径方向のジャケット４０により固定して結合されており、カバーが、その下流側端でカウリングの一要素に固定され、その上流側端でカウリングの別の要素により軸方向に支持され、カバーは、自由な状態において、下流側端の固定点と、カウリングにおける上流側端の軸方向支持点との間の軸方向の距離Ｌ未満の軸方向の寸法Ｄを有し、カウリングへの取り付け固定時に軸方向の張力をかけられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボジェットエンジンにおける排気カウリング（ｃａｒｔｅｒ ｄ’ｅｃｈａｐｐｅｍｅｎｔ）等のカウリングのカバー（ｈａｂｉｌｌａｇｅ）に関する。このカバーは、一方が他方の内部に配置された２個の同軸のシュラウド（ｖｉｒｏｌｅ）を含み、これらのシュラウドは、カウリングの径方向アームが内部に延びる径方向のジャケット（ｃｈｅｍｉｓｅ）により固定して（ｆｉｘｅｍｅｎｔ）結合されている。

このタイプのカバーは、ターボジェットエンジンの軸受ホルダ（ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅ ｐａｌｉｅｒ）の周囲に取り付けられ、燃焼室とターボジェットエンジンのタービンとから送られてカバーのシュラウドの間を流れる高温ガス流の熱から排気カウリングを保護する。

カバーは、ボルトにより下流側端で軸受ホルダのフランジ（ｂｒｉｄｅ）に固定され、休止時には上流側端でカウリングにより支持されて、ターボジェットエンジンの動作中の温度上昇作用で自由に膨張できるようにされている。

しかしながら、カバーの熱膨張がカウリングの熱膨張を上回ると、少なくともターボジェットエンジンの減速運転状態と全開運転状態との間の過渡的な段階の間に、カバーの上流側端が、カウリングで支持されなくなってしまう。その場合、カバーは、下流側端により軸受ホルダに不安定に（ｐｏｒｔｅ−ａ−ｆａｕｘ）取り付けられ、強い振動応力（ｃｏｎｔｒａｉｎｔｅ ｖｉｂｒａｔｏｉｒｅ）を受けて亀裂（ｆｉｓｓｕｒｅ）またはクラック（ｃｒｉｑｕｅ）を生じさせることがある。

この問題に対する解決方法は、カバーの形状を変えるか、および／または補剛材（ｒａｉｄｉｓｓｅｕｒ）によりカバーを補強することからなる。しかし、この方法は満足のいくものではない。何故なら、費用がかかる上に、カバーの質量が増加し、これは、航空機産業では都合が悪いからである。

本発明は、特に、これらの問題に簡単かつ有効で経済的な解決方法をもたらすことを目的とする。

このため、本発明は、ターボジェットエンジン内のカウリングカバーを提案し、このカバーは、一方が他方の内部に配置された２個の同軸のシュラウドを含み、これらのシュラウドは、カウリングの径方向アームが内部に延びる径方向のジャケットにより固定して結合されており、カバーが、その下流側端でカウリングの一要素に固定され、その上流側端でカウリングの別の要素により軸方向に支持され、カバーが、自由な状態において、下流側端の固定点と、カウリングにおける上流側端の軸方向支持点との間の軸方向の距離未満の軸方向の寸法を有し、カウリングへの取り付け固定時に軸方向の張力をかけられることを特徴とする。

カウリングへの取り付け時に、カバーに軸方向の張力をかけることにより、カバーの軸方向の熱膨張とカウリングの軸方向の熱膨張との間の差（ｅｃａｒｔ）を補償して、ターボジェットの動作中にカバーの上流側端をカウリングで軸方向に支持し続け、これにより、カバーが強い振動応力を受けないようにすることができる。

本発明の特徴によれば、自由な状態におけるカバーの軸方向の寸法と、下流側端の固定点と上流側端の軸方向支持点との間の軸方向の距離との差が、ターボジェットエンジンの動作中のカバーの軸方向の熱膨張と、カウリングの熱膨張との最大差値にほぼ等しい。そのため、ターボジェットエンジンの動作状態がどのようなものであろうと、カバーの上流側端が、カウリングで軸方向または径方向に常に支持され続け、これは、カバーにおける振動応力の発生を回避するのに十分である。

特定の実施形態では、この差が、例えば、約１〜１．２ミリメートルである。

カバーは、たとえば、ボルトにより、その下流側端で軸受ホルダのフランジに固定され、その上流側端には外向きの径方向の縁を含み、前記径方向の縁が、カウリングの円筒要素の上流側端に形成された径方向の縁の上流側内部にあり、カバーの上流側端の径方向の縁が、カウリングへのカバーの取り付け時に、カウリング要素の径方向の縁で軸方向に支持される。

好適には、カバーの径方向の縁が、カバーの外側シュラウドに形成されており、ターボジェットエンジンの動作中に、熱膨張によって、カウリング要素で径方向に支持可能である。これにより、カバーの上流側端を、カウリングで軸方向および／または径方向に保持できる。

カバーが、カウリングの熱膨張に対して軸方向の最大熱膨張に達すると、カバーの径方向の縁が、カウリングの径方向の縁と同じ高さになり（ａｆｆｌｅｕｒｅｒ）、カバーのシュラウドが、カウリング要素で径方向に支持される。このようにして、ターボジェットエンジンの動作状態がどのようなものであっても、カバーの上流側端が、常にカウリングで支持され続ける。

本発明は、また、上記のような少なくとも一つのカウリングカバー、特に排気カウリングカバーを含むことを特徴とするターボジェットエンジンに関する。

本発明は、添付図面に関して限定的ではなく例としてなされた以下の説明を読めば、いっそう理解され、本発明の他の細部、特徴、および長所が明らかになるであろう。

図１に、軸受ホルダ１４の周囲に取り付けられて、ターボジェットエンジンの燃焼室とタービン（双方とも図示せず）とから送られる高温ガス流１６の熱からカウリング１２を保護可能な、ターボジェットエンジンの排気カウリング１２のカバー１０を示した。

軸受ホルダ１４は、ターボジェットエンジンの軸２０に向かって下流側に延びるほぼ円錐台形の壁１８を含み、この壁が、ターボジェットエンジンのシャフト（ａｒｂｒｅ）をセンタリングおよびガイドする軸受（図示せず）の外側リング（ｂａｇｕｅ）２１を支持している。軸受ホルダの壁１８は、その下流側端に、軸受の注油（ｌｕｂｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）手段２３への固定フランジ２２を含み、その上流側端で、ほぼ円筒形の壁２４の上流側端に結合されている。

排気カウリング１２は、径方向の９個のアーム２６を含み、これらのアームは、内側端で、径方向のボルト２５により軸受ホルダの円筒壁２４に固定され、外側端で、径方向のボルト２７によりカウリングの円筒要素２８に固定されている。

径方向の各アーム２６は、カウリング要素２８の径方向外側の供給室（ｅｎｃｅｉｔｅ ｄ’ａｌｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）３２から送られる冷気を循環させる内部空洞３０を含む。冷気は、軸受ホルダの壁２４の径方向内側で、軸受ホルダの壁２４と、円錐台形の壁１８とにより画定される領域３４に、部分的に排出される。

カバー１０は、モノブロックであり、一方が他方の内部に配置された２個の同軸シュラウド３６、３８を含む。これらのシュラウドは、径方向のアーム２６が内部に延びる径方向の９個のジャケット４０により結合されている。内部シュラウド３６は、軸受ホルダの壁２４から離れて外側に延び、外部シュラウド３８は、カウリング要素２８から離れて内側に延びる。

各ジャケット４０は、軸方向に一定の形状を有し、径方向のアーム２６が、ジャケットの上流側部分でジャケットから離れて内側に延びている。

径方向のアーム２６は、ジャケット４０の上流側端部分に通じる孔（ｔｒｏｕ）４２を上流側に含み、本ジャケット自体は、ガス流の流路（ｖｅｉｎｅ）に通じる下流側に向いた孔４４を下流側に含む。径方向のアーム２６の内部空洞３０で循環する空気は、一部が孔４２から排出され、ジャケットの上流側端部分に噴出されて（ｐｒｏｊｅｔｅ）冷却される。その後、この空気は、ジャケット４０内で径方向のアーム２６を迂回して、孔４４を介してガス流１６内に投入される。

ターボジェットエンジンの動作時に、カバー１０は、約７００℃〜８００℃にも達しうる高温にさらされ、径方向のアーム２６の空洞３０内で循環する空気は、約３００℃〜４００℃の温度になるので、これによって、カバーとカウリングとの間の熱膨張差が大きくなる。

動作時にカバーが軸方向の膨張自在性（ｌｉｂｅｒｔｅ ｄｅ ｄｉｌａｔｉｏｎ）を保つように、カバー１０の下流側端が、軸受ホルダ１４に固定され、上流側端が、カウリング要素２８で支持されている。

図示された例では、カバーの内部シュラウド３６が、その下流側端に、径方向内側の環状フランジ５０を含み、この環状フランジは、上流側に配置される軸受ホルダの壁２４の環状フランジ５２と、下流側に配置される排気コーン５６の環状カバー５３、５４のフランジ５１との間で、ボルト５５により締め付けられている（図２）。排気コーンは、下流側に延びており、カバーの内部シュラウド３６と一直線になるように配置されている。

内部シュラウド３６の上流側端は、軸受ホルダ１４により支持される弾性変形（ｅｌａｓｔｉｑｕｅｍｅｎｔ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）手段５８にリベット締めにより固定されている。弾性変形手段５８は、カバーと軸受ホルダとの間の熱膨張差を許容する。

カバーの外部シュラウド３８は、その上流側端の付近に、径方向外側の環状縁６０を含み、この環状縁は、その下流側面により、カウリング要素２８の上流側端に形成された外部環状縁６２の上流側面で軸方向に支持されている（図３）。環状縁６０の径方向の寸法は、外部シュラウド３８と円筒要素２８との間の径方向の距離より大きい。

カウリング要素２８の下流側端は、カバーの外部シュラウド３８の下流側端で径方向に支持される弾性変形手段６４を含む。

現行の技術では、カバーは、自由な状態で、外部シュラウドの径方向の縁６０の下流側支持面と、軸受ホルダのフランジ５２に当接されるフランジ５０の上流側面との間にある軸方向の距離Ｄを有し、この距離が、フランジ５０が当接するフランジ５２の下流側面と、カウリング要素２８の径方向の縁６２の上流側支持面との間の軸方向の距離Ｌに等しい。

動作時に、カバーは、軸方向および径方向に膨張し、外部シュラウドの径方向の縁６０が、自由な状態のときの位置に対して軸方向上流側に移動するので、カウリング要素の径方向の縁６０では、もはや軸方向に支持されなくなる。これによって、カバー内で強い振動応力が発生し、カバーの劣化を招く可能性が出てくる。

本発明は、上記の軸方向の寸法Ｄを軸方向の距離Ｌ未満として、軸受ホルダへの取り付けのために軸方向の張力を及ぼすようにしたカバーを取り付けることによって、この問題を解決することができる。

軸方向の寸法Ｄと軸方向の距離Ｌとの差は、ターボジェットエンジンの動作中のカバーの軸方向の熱膨張と、カウリングの熱膨張との最大差にほぼ等しい。カバーの軸方向の熱膨張がこの差に等しくなると、径方向の縁６０の支持面が、カウリング要素の径方向の縁６２と同じ高さになるが、その場合、カバーの径方向の熱膨張は、カウリング要素２８でカバーが径方向に支持される程度のものであるので、カバー内に振動応力が生じないようにするには十分である。

寸法Ｄと距離Ｌとの差は、実施形態では、約１〜１．２ミリメートルである。

外部シュラウド３８とカウリング要素２８との径方向の距離Ｒは、好適には、カバーの径方向の最大熱膨張に等しいか、または、この最大熱膨張よりもわずかに少なくして、動作中に、カバーがカウリング要素で軸方向および／または径方向に保持されるようにする（図３）。

排気カウリング１２へのカバー１０の取り付けは、たとえば部品を垂直に配置することによって、次のように実施可能である。すなわち、支持体で支持されるようにカウリングを配置し、軸受ホルダの上流側部分で支持されるように工具を配置し、カウリングの軸に一定の応力を加えて、１〜１．２ｍｍの距離にわたって、カバーの下流側フランジ５０の下流側に向かって位置を移動させる。この位置を保持しながら、カウリングの外部シュラウドと軸受ホルダとに、アームを固定するためのねじ２５、２７を締め付ける。

本発明による排気カウリングカバーの概略的な軸方向断面図である。 図１のカバーの固定手段の拡大図である。 図１のカバーの軸方向支持手段の拡大図である。

符号の説明

１０ カバー
１２ カウリング
１４ 軸受ホルダ
１６ 高温ガス流
１８ 壁
２０ ターボジェットエンジンの軸
２１ 外側リング
２２ 固定フランジ
２３ 注油手段
２４ 壁
２５、２７ ねじ
２６ アーム
２８ カウリングの円筒要素
３０ 内部空洞
３２ 供給室
３４ 領域
３６、３８ 同軸シュラウド
４０ ジャケット
４２、４４ 孔
５０、５２ 環状フランジ
５１ フランジ
５３、５４ 環状カバー
５５ ボルト
５６ 排気コーン
５８、６４ 弾性変形手段
６０、６２ 環状縁

Claims (6)

1. ターボジェットエンジン内のカウリングカバー（１０）であって、一方が他方の内部に配置された２個の同軸のシュラウド（３６、３８）を含み、該シュラウドが、カウリングの径方向アーム（２６）が内部に延びる径方向のジャケット（４０）により固定して結合されており、カバーが、その下流側端でカウリングの一要素に固定され、その上流側端でカウリングの別の要素により軸方向に支持され、カバーは、自由な状態において、下流側端の固定点と、カウリングにおける上流側端の軸方向支持点との間の軸方向の距離（Ｌ）未満の軸方向の寸法（Ｄ）を有し、カウリングへの取り付け固定時に軸方向の張力をかけられることを特徴とする、カウリングカバー。
2. 自由な状態におけるカバー（１０）の軸方向の寸法（Ｄ）と、下流側端の固定点と上流側端の軸方向支持点との間の軸方向の距離（Ｌ）との差が、ターボジェットエンジンの動作中のカバーの軸方向の熱膨張と、カウリングの熱膨張との間の最大差にほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載のカウリングカバー。
3. 前記差が、約１〜１．２ミリメートルであることを特徴とする、請求項２に記載のカウリングカバー。
4. カバー（１０）が、ボルトにより、その下流側端で軸受ホルダ（１４）のフランジ（５２）に固定され、その上流側端に、外向きの径方向の縁（６０）を含み、前記径方向の縁が、カウリング要素（２８）の上流側端に形成された径方向の縁（６２）の上流側内部にあり、カバー（１０）の上流側端の径方向の縁（６０）が、カウリングへのカバーの取り付け時に、カウリングのシュラウドの径方向の縁（６２）で軸方向に支持されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のカウリングカバー。
5. カバー（１０）の上流側端の径方向の縁（６０）が、カバーの外側シュラウド（３８）に形成され、ターボジェットエンジンの動作中に、熱膨張によってカウリング要素（２８）で径方向に支持可能であることを特徴とする、請求項４に記載のカウリングカバー。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の少なくとも一つのカウリングカバー（１０）、特に排気カウリングカバー（１２）を含むことを特徴とする、ターボジェットエンジン。

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