JP2009127625A - 調整可能な部分を含むファンノズル - Google Patents

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Abstract

【課題】従来技術と異なる他のタイプの可変パネルを提供すること。
【解決手段】飛行状態に応じてファンから流れ出る空気の流れ部分を変更する。本発明によれば、ノズルは、パネルの組に熱的に結合された被制御ヒータ手段（３０）とともに、後縁の近傍に配置された可変パネル（１６）のリングを有し、各パネルは、異なる膨張率を示す２つの材料から作製されるデュアルストリップ型構造（２５、２６）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイパスターボジェットに関し、特に、ノズルの出口部を作動状態に応じて適応可能とするファンノズルの改良に関する。
ターボジェットの性能は改善可能であるということ、及び／または、そのノイズレベルは、飛行状態に応じてファンからの空気の流れ部分を変更することによって低減可能であるということが知られている。したがって、巡航状態のために通常適切な部分と比較して、上記部分を縮小させることによって離陸または着陸の間に改善性能を得ることができる。この目的のために、移動可能であってターボジェットの軸に向かって退避するように制御されるフラップのリングをノズルの後縁の近傍に配置し、これにより、ファンを通過する空気の流れ部分を縮小させることが知られている。フラップは、一般に、アクチュエータによって駆動され、これにより、機構の重量をかなり増加させることになる。
米国特許第２００６／０１０１８０３号明細書
米国特許第２００６／０１０１８０３号明細書は、形状記憶合金と温度によって決定される湾曲とからなる内部腱を含む「シェブロン」として知られる可変パネルに後縁が設けられているノズルを記載している。（温度に依存する）腱によって与えられる湾曲はパネルに伝達される。電気制御手段は、重量の点でより簡便且つ軽量であるが、そのようなパネルの構造は、複雑なままである。
本発明は、他のタイプの可変パネルを提供しようとするものである。
特に、本発明は、後縁の近傍に配置された可変パネルのリングを有する調整可能な部分を含むファンノズルであって、各パネルは、異なる膨張率を示す２つの材料から作られるデュアルストリップ型構造であり、被制御ヒータ手段はパネルの組に熱的に結合されていることを特徴とする、調整可能な部分を含むファンノズルを提供する。
より正確には、電気ヒータ装置と関連した異なる膨張率を示す２つの材料から作られる層状構造を使用することができる。
この好ましい実施形態において、各パネルは、断熱材料からなる内側ストリップと、金属からなる少なくとも１つの外側ストリップとを備える。２つのストリップの（ノズルの軸に平行な）伸長の差異が、温度上昇の影響のもとに、ノズルから出口における流れ部分を縮小する傾向がある方向にパネルを湾曲させるように、２つのストリップは、互いに組み立てられている。
断熱材料は、例えば炭素を主成分とする複合材料であってもよい。
１つの可能な実施形態において、パネルは電気抵抗の組によって加熱されてもよい。これらの抵抗は、（誘電体絶縁が間に介在された）金属ストリップの表面に分散配置されて表面と熱接触している。したがって、パネルは、抵抗のアレイに電流を注入することによって同時に制御される。
１つの可能な実施形態において、各パネルは、略台形状である。したがって、温度上昇の影響のもとに湾曲するパネルは、重なり合うことなく実質的に端部から端部までの構成をとる。
有利には、パネルが巡航状態における気流の流れを阻害しないように、パネルはノズルの壁に画定された環状空間の厚さ方向に搭載される。特に、被制御ヒータ手段が稼動していないとき、パネルは、ノズルの内側の空気力学的表面と連続して配置されてもよい。
本発明はまた、上で定義されたようなファンノズルが取り付けられたバイパスターボジェットも提供する。
単なる例示と添付図面の参照とによる、本発明に基づく調整可能な部分を含むファンノズルの可能な実施形態の以下の記載を読むことにより、本発明及びその利点は、より明確となる。
本発明に係るファンノズルの後部を示す断片の断面斜視図である。 可変パネルの概略的な斜視図である。 ノズル壁の空隙内に位置するパネルの断面図である。 パネルを変形させるのに適した被制御電気ヒータ手段を示す図である。
図１は、バイパスターボジェットのナセル１１の後部を示し、特に、ファンの環状ノズル１２の構造を示している。ノズルは、その端部近傍のリング内に配置された可変パネル１６を有する後縁１４を有する。ファンノズルの外壁は、後部において連結し、内部に可変パネル１６が収容された環状空隙２１（図３参照）を形成する、２つの環状ケーシング１８、１９から構成される。
本発明の重要な特徴によれば、各パネル１６は、デュアルストリップ型構造を有し、２つの異なる膨張率を有する２つの材料から作製される。各パネル１６について、低い膨張率を有する断熱材料からなる内側ストリップ２５と、少なくとも１つの外側金属ストリップ２６とが見られる。ストリップ２５は、例えば炭素を主成分とする材料等の複合材料から作製される。ストリップは、接着剤及び／またはリベット接合によって互いに組み立てられる。接着剤は、従来の炭素／金属ろう付けに置き換えることができる。より正確には、各パネルは、有利には、断熱材料からなる共通ストリップに関連した複数の金属ストリップ２６を含む。金属ストリップ２６は、小さな円周の間隔で並んで配設され、断熱材料からなるストリップ２５は、これらストリップ２６の共通の支持部として機能する。図２に示されるように、金属ストリップは、具体的には、低い膨張率を有する断熱材料からなるストリップにリベット接合される。これにより、金属ストリップの膨張は、円周方向に影響を及ぼさないことになる。その一方で、軸方向においては、断熱材料からなるストリップの膨張よりも大きい金属ストリップの膨張は、パネルを湾曲させて環状空隙２１から外に移動することによって流れ部分内に貫通させる。図３に示されるように、被制御ヒータ手段が稼動されていないとき、パネルは、内部の空気力学的表面と連続して配設される。
各パネルは略台形状である。したがって、ファンからの気流の流れ部分に係合するようにパネルが退避すると、重なり合うことがなく、また当接することがないが、実質的に端部から端部までになることにより、上記ノズルのシュラウドを「復帰」する。
さらに、被制御ヒータ手段は、パネルの組に熱的に結合する。特に、この例において、ヒータ手段は、電気抵抗３０を備え、電気抵抗３０は、金属ストリップ２６の（外側）表面に分散配置され、誘電体絶縁の薄層を介してこの表面と熱接触している。これらの電気抵抗は、抵抗の蒸着や、接着接合した抵抗性電線等の形態であってもよい。
図４に示されるように、各パネルまたは各金属ストリップにさえ関連している電気抵抗３０は、並列に接続され、電源３２に接続されている。さらに、各パネルは、パネルの湾曲を測定可能な動作センサ３４を保持している。センサによって発せられた信号は、パネルについて所望の湾曲量を得るために抵抗に注入される電流量を決定するようにサーボ制御ループ３６において使用される。
図３に示されるように、各複合材料ストリップ２５は、所定厚さのスタブ３５を有する。これらのスタブが合わさって、ノズルの壁の内側ケーシング１９と外側ケーシング１８との間の間隔を画定する環状空間を形成する。ノズルの外側の空気力学的流線は、変更されないことが観察されるべきである。パネルが環状空隙２１の内部に退避されるとき、パネルは、内部の空気力学的流線の連続性を阻害しない。
外側の熱損失を制限し、その結果、抵抗を制御するシステムによって消費される電力量を低減するように、パネル１６の外側を覆う追加の絶縁層３７が設けられてもよい。
１１ ナセル
１２ 環状ノズル
１４ 後縁
１６ 可変パネル
１８、１９ 環状ケーシング
２１ 環状空隙
２５ 内側ストリップ
２６ 外側金属ストリップ
３０ 電気抵抗
３２ 電源
３４ 動作センサ
３５ スタブ
３６ サーボ制御ループ
３７ 絶縁層

Claims (7)

  1. 後縁の近傍に配置された可変パネル（１６）のリングを有する調整可能な部分を含むファンノズルであって、各パネル（１６）が、金属からなる少なくとも１つの外側ストリップ（２６）とともに断熱材料からなる内側ストリップ（２５）を備えるデュアルストリップ型構造を備え、前記ストリップが、異なる膨張率を示し、温度変化が前記膨張率の差異によって生じる前記デュアルストリップ型構造の変形を誘発するように互いに組み立てられており、被制御ヒータ手段（３０、３２）が、パネルの組に熱的に結合されていることを特徴とする、ノズル。
  2. 前記断熱材料が、例えば炭素を主成分とする複合材料であることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
  3. 前記ヒータ手段が、金属ストリップの表面に分散配置されて表面と熱接触している電気抵抗（３０）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のノズル。
  4. 各パネル（１６）が、略台形状であ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ノズル。
  5. 前記パネル（１６）が、前記ノズルの壁に画定された環状空間（２１）に搭載されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のノズル。
  6. 前記パネル（１６）が、前記被制御ヒータ手段が稼動していないとき、前記壁の内面と連続していることを特徴とする、請求項５に記載のノズル。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のファンノズルを含むことを特徴とする、バイパスターボジェット。
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