JP2009510304A - プリクーラを備えたターボファン - Google Patents

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Abstract

本発明はプリクーラを備えたターボファンに関し、加熱冷気流(２４)を排出するため、少なくとも１つの排出管(２５)が室(１２)に配置されており、プリクーラ(１８)を、排気ノズル(３)の出口で、少なくとも多少翼(１６)と対向して、内側フェアリング(１０)に設けられた少なくとも１つの排出オリフィス(２６)に連結することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はプリクーラを備えた、バイパス・タービン・エンジンに関する。
航空機では、操縦室あるいは乗客室での空調のようなある種の作用を行なうため、あるいは航空機のある部分を除氷するため熱気を得る必要があることは既知である。
上記の熱気は航空機のターボジェット・エンジンから取られ、使用できる前にかなり冷却されなければならないことも既知である。このため、一般にはプリクーラとして知られている、熱交換器が設けられており、この熱交換器では、ターボエンジンの中央発生器から出された熱気はファン・ダクトからの冷気により冷却される。
勿論、この熱交換処理中、上記の中央発生器から出された熱気がファン・ダクトの冷気により冷却されるだけでなく、この冷気は上記の熱気により加熱される。よって、この加熱された冷気を外側に排出することが必要である。
一般に、この加熱された冷気は、風よけ構造体の先縁の前方の、エンジンを支持しているパイロンの上方部分の外側に排出されるため、航空機の抗力を増加させ乱気流および空力学的乱流を生じることになる。
この欠点を回避するため、加熱された冷気を、中央熱気流発生器とファン・ダクトの内側フェアリング(流線型の覆い)との間に形成された、断面環状の室に排出することが提案されている(特許文献１)。そして、この室には上記の冷気流に向けられた少なくとも１つの噴射オリフィスが開けられている。然し、このような構成は、熱気流発生器の熱調節を乱し、それ故タービン・エンジンの磨耗を加速する危険を有する。
米国特許第５,７２９,９６９号
本発明の目的は、従来例の上記の欠点を解消することである。
この目的のため、本発明によれば、航空機のバイパス・タービン・エンジンは、
− 前方に空気入り口を、後方にジェット・パイプを備えた、長手方向軸を有する中空ナセルと、
− 上記のナセルの軸方向に位置する中央熱気流発生器と、
− 上記の中央発生器の前方で上記のナセルに位置し、上記のタービン・エンジン用に冷気流を発生できるファンと、
− 上記のナセルの内側に保持された外側フェアリングと、上記の中央発生器を囲む内側フェアリングとで構成され、その間に断面環状の上記冷気流用のファン・ダクトを形成し、上記の内側フェアリングは、上記の中央発生器と共に、上記の中央発生器を囲むようにして断面環状の室を形成し、
− 上記の中央発生器から出る熱気流と上記の冷気流からでる冷気流とを受け、空調あるいは除氷のような作用を航空機内で行なうための冷却された熱気流を生じさせ、同時に加熱された冷気流を生じるプリクーラとからなり、
上記の加熱された冷気流を排出するため、上記の室に位置し、上記のプリクーラを、上記のジェット・パイプがそこを通ってナセルを出てゆく、上記の内側フェアリングに作成された少なくとも1つの排出オリフィスに連結し、少なくともほぼ上記の翼に向けて上方を向いている少なくとも１つの排出管を備えることを特徴とする。
よって、本発明によれば、上記の加熱された冷気は、上記のタービン・エンジンからその出口で、よって乱気流および空力学的乱流を生じることなく、およびファン・ダクトの内側で上記の冷気流を乱すことなく、これに排出されると同時に、上記の中央熱気流発生器の熱調節を中断することなく、上記の排出管によって上記の室内の雰囲気から分離される。
更に、上記の排出オリフィスはタービン・エンジンの上方領域に在り、その領域には意図して如何なる装置も置かれてなく、タービン・エンジンの火が上記のサスペンション・パイロンを通って航空機の翼に広がるのを防いでいる。よって、上記の排出管は少なくとも部分的には上記の室の上方部分に収容されているのが望ましい。また、タービン・エンジンに火がついても、このタービン・エンジンの上方領域に上記の加熱された冷気排出管を位置することにより状況を悪化させるものでもない。いずれにせよ、この排出管は上記のタービン・エンジンの高温に耐えれる、耐火材、例えばセラミックで作製されるのが望ましい。
通常のように、上記のプリクーラは、又、上記のタービン・エンジンの上方部分に配置させてもよいが、上記の排出管により、上記のタービン・エンジンの多数のその他の異なる位置に収容してもよい。
例えば、既知の方法で、上記のプリクーラはファン・ダクトに配置してもよく、するとファンからの冷気流に浸入し、この冷気流の直接の作用を受ける。これに代えて、冷気流のいくらかを上記のプリクーラに運ぶ掬い具を設けてもよい。この代替の形態によれば、制御弁を上記の掬い具と上記のプリクーラとの間に配置することができ、冷却された熱気流の温度が、冷気がプリクーラに入るのを調節することにより少なくとも部分的に調節されるので、特に望ましい。
もう１つの実施例では、上記のプリクーラは中央発生器を囲む室に配置してもよい。この場合、冷気流を上記のプリクーラに運ぶため、少なくとも１つの流出管が設けられている。この流出管は少なくとも１部は上記の室に配置されており、上記のプリクーラを、上記の内側フェアリングに作成された流出オリフィスに連結し、そこで、この流出オリフィスに冷気を上記の冷気流から取り出すための掬い具を設けることが望ましい。
このような実施例は、制御弁を上記の流出管に取り付けることができ、冷気を上記のプリークーラに入れることにより熱気流の温度を少なくとも部分的に調節することができるという利点を有する。
添付の図面により発明がどのように実施されるかが簡単に理解できる。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１、３及び４の各々に示されているバイパス・タービン・エンジンは前部に空気入り口２、後部にジェット・パイプ３を備えた、長手方向軸Ｌ−Ｌを有する中空ナセル１からなる。この中空ナセル１はその内部に、上記のタービン・エンジンの内部ノイズ(騒音)を軽減するようになされた騒音軽減コーティング５で少なくとも部分的に被覆されるのが好ましいフェアリング４を保持する。
上記の中空ナセル１に配置されるのは
− 既知の方法で、低圧・高圧圧縮機と、燃焼室と、低圧・高圧タービンとからなり、上記のタービン・エンジンの軸方向熱気流７を生じさせる中央熱気流発生器６と、
− 上記の中央発生器６の前方に位置し、上記のタービン・エンジン用の環状冷気流９を生じさせるファン８と、
− 上記の中央発生器６を囲む内側フェアリング１０であって、これと中央発生器のケーシング１１との間に、中央発生器を囲む、断面環状の室１２を形成するものである。
上記の内側フェアリング１０と、その外側のフェアリング４とはその間に、上記の中央発生器６を囲む断面環状のファン・ダクト１３を形成し、これを通って冷気流９が流れる。
内側フェアリング１０と中央発生器６との間で、その前方には環状空気入り口スロット１４が、後方には、環状空気排出スロット１５が形成されている。よって、冷気流９から出た冷気流(ｆ)は前方スロット１４で室１２を押し流れ、後方スロット１５で熱気流７に排出され、この冷気流(ｆ)は中央発生器６の温度調節をなす。
更に、通常の方法で、ナセル１は、サスペンション・パイロン１７を介して航空機(部分的のみ描写されている)の翼１６により支持されている。
図１に示されている本発明の実施例では、プリクーラ１８が設けられており、このプリクーラ１８はファン・ダクト１３の上方部分１３Ｓに配置されている。このプリクーラ１８には、熱気制御バルブ２１が在るパイプ２０により中央発生器６から熱気が供給される。プリクーラ１８から生じた、冷却された熱気２２は、サスペンション・パイロン１７を通り、制御バルブ２３Ｖを備えたパイプ２３を通って使用者用装置(図示略)に送られる。プリクーラ１８から生じた、加熱された冷気２４はその１部が、排出管２５により、ジェット・パイプ３の出口で冷気流９に排出される。この排出管２５は断面環状の室１２に位置し、プリクーラ１８を、上記のジェット・パイプ３の後ろで、内側フェアリング１０に作成された排出オリフィス２６に連結し、少なくともほぼ翼１６およびパイロン１７に向け、即ち上記の内側フェアリング１０の上方部分で上方を向いている。
パイプ２５は、高温に耐えれる耐火材、例えば、セラミックで作製され、室１２の上方部分１２Ｓに完全に位置するのが好ましい。
プリクーラ１８は図２に描写されている既知の構造を有する。この図２の例では、プリクーラ１８は、熱交換用管の集合体２７からなり、パイプ２０により熱気が共通に供給され、上記の集合体２７を通過する冷気流９により冷却される。上記の熱交換用管は共通にパイプ２３に連結されており、このパイプ２３を通って冷却された熱気流２２が流れる。
上記の熱交換用管の集合体２７は、例えば、ボートの船首の形を有し、後方が隔壁２８により閉鎖され、キャビティ(空洞)２９を形成する。このキャビティ２９に、上記の集合体２７を通過し、熱交換用管により加熱されて、加熱された冷気流４を形成する、冷気流９の１部が浸入する。冷気流２４を排出するパイプ２５はキャビティ２９を、その開口部３０を介して連通し、冷気流２４を、室１２の上方部分１２Ｓを介してオリフィス２６まで運ぶ。
図３により示されている本発明の実施例では、符号１から１２、１２Ｓ、１３Ｓ、１３から１７、１９から２６を有し、図１に関して上記に記載されている全ての要素が再度みられる。図１の実施例と比較して、プリクーラ１８はプリクーラ３１と換わっており、その例は図５に示されている。加えて、ファン８側には、冷気流９の幾らかを取り出し、制御バルブ３４を備えたパイプ３３に沿ってプリクーラ３１に運ぶ掬い具３２が在る。
図５の例では、プリクーラ３１は、熱交換用管の集合体３５からなり、これらの熱交換用管には、パイプ２０により熱気１９が共通に供給され、掬い具３２によりすくい上げられ、パイプ３３により運ばれる冷気流９の１部により冷却される。上記の集合体３５の熱交換用管は共通にパイプ２３に連結されており、このパイプ２３を通って冷却された熱気流２２が流れる。
上記の熱交換用管の集合体３５は、囲い３６の１つの壁を形成し、この囲い３６に、上記の集合体３５を通過し、加熱された冷気流４を形成する、掬い具３２によりすくわれた冷気流９の１部分が浸入する。冷気流２４を排出するパイプ２５は囲い３６を、その開口部３７を介して連通し、冷気流２４を、室１２の上方部分１２Ｓを介してオリフィス２６まで運ぶ。
図４により示されている本発明の実施例では、符号１から１２、１２Ｓ、１３Ｓ、１３から１７、１９から２６を有し、図１に関して上記に記載されている全ての要素が再度みられる。この実施例では、バルブ２１と２３Ｖが省略されているが、在ってもよい。加えて、図１の実施例と比較して、ファン・ダクト１３の上方部分１３Ｓに収容されているプリクーラ１８は、室１２の上方部分１２Ｓに収容されているプリクーラ３１と換わっており、このプリクーラは図５のプリクーラ３１と類似のタイプのものでもよい。
室１２の上方部分１２Ｓに位置する流出管３９はプリクーラ３８を内側フェアリング１０の前方部分に作成された流出オリフィス４０に連結する。上記の流出オリフィス４０には掬い具４１が設けられており、よって、オリフィス４０を通って、掬い具４１によりすくいあげられた冷気流９の１部がプリクーラ３８に運ばれて、熱気流１９を冷却して冷却された熱気流２２と加熱された冷気流２４とを生じる。冷気流２４は、パイプ２５を介してプリクーラ３８から排出され、このパイプ２５がオリフィス２６までそれを運ぶ。
制御バルブ４２が流出管３９に取り付けられていて、冷気の取り入れ、よって冷却された熱気流２２の温度を制御する。
本発明に係るバイパス・タービン・エンジンの第１実施例の軸方向略断面図である。 図１のタービン用のプリクーラの例を示す略斜視図である。 本発明によるタービン・エンジンの代替形態の図１に類似する図である。 本発明によるタービン・エンジンの異なる代替形態の図１に類似する図である。 図３および４のタービン・エンジンのプリクーラの例の略斜視図である。
符号の説明
１…中空ナセル、２…空気入り口、３…ジェット・パイプ、４…外側フェアリング、６…中央熱気流発生器、８…ファン、９…冷気流、１０…内側フェアリング、１２…断面環状の室、１２Ｓ…室の上方部分、１３…ファン・ダクト、１６…航空機の翼、１７…サスペンション・パイロン、１８・３１・３８…プリクーラ、１９…熱気流、２０…パイプ、２２…冷却された熱気流、・２１・２３・３４・４２…制御バルブ、２４…加熱された冷気流、２５…排出管、２６…排出オリフィス、３２・４１…掬い具、３９・４０…流出管、４９…流出オリフィス、。

Claims (10)

  1. 航空機のバイパス・タービン・エンジンであって、サスペンション・パイロン(１７)を介して航空機の翼(１６)から吊るされていて、
    − 前方に空気入り口(２)、後方にジェット・パイプ(３)をそれぞれ備えた、長手方向軸を有する中空ナセル(１)と、
    − 上記のナセル(１)の軸方向に位置する中央熱気流発生器(６)と、
    − 上記の中央発生器(６)の前方で上記のナセル(１)に位置し、上記のタービン・エンジン用に冷気流(９)を発生できるファン(８)と、
    − 上記のナセル(１)の内側に保持された外側フェアリング(４)と、上記の中央発生器(６)を囲む内側フェアリング(１０)とで構成され、その間に、断面環状の上記冷気流(９)用のファン・ダクト(１３)を形成し、上記の内側フェアリング(１０)は、上記の中央発生器(６)とともに、上記の中央発生器(６)を囲むようにして断面環状の室(１２)を形成し、
    − 上記の中央発生器(６)から出る熱気流(１９)と上記の冷気流(１９)からでる冷気流とを受け、空調あるいは除氷のような作用を航空機内で行なうための冷却された熱気流(２２)を生じさせ、同時に加熱された冷気流(２４）を生じるプリクーラ(１８、３１、３８)とからなり、
    上記の加熱された冷気流(２４)を排出するため、上記の室(１２)に位置し、上記のプリクーラ(１８、３１，３８)を、上記のジェット・パイプ(３)がそこを通ってナセルから出ている、上記の内側フェアリング(１０)に作成された少なくとも１つの排出オリフィス(２６)に連結し、少なくともほぼ上記の翼(１６)に向けて上方を向いている少なくとも１つの排出管(２５)を備えていることを特徴とするタービン・エンジン。
  2. 上記の排出管(２５)が少なくともその大部分上記の室(１２)の上方部分(１２Ｓ)に位置することを特徴とする請求項１に記載のタービン・エンジン。
  3. 上記の排出管(２５)が高温に耐えれる、耐火材で作製されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタービン・エンジン。
  4. 上記のプリクーラ(１８、３１)が上記のファン・ダクト(１３)に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタービン・エンジン。
  5. 上記のプリクーラ(１８)が上記の冷気流(９)の直接の作用を受け、制御バルブ(２１)が上記の熱気流(１９)を上記のプリクーラ(１８)に運ぶパイプ(２０)に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のタービン・エンジン。
  6. 掬い具(３２)が上記の冷気流(９)のいくらかを上記のプリクーラ（３１)に運ぶために設けられており、制御バルブ(３４)が上記の掬い具(３２)と上記のプリクーラ(３１)との間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のタービン・エンジン。
  7. 上記のプリクーラ(３８)が上記の中央発生器(８)を囲んで上記の室(１２)に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタービン・エンジン。
  8. 上記の冷気流を上記のプリクーラ(３８)に運ぶため、このプリクーラ(３８)を、上記の内側フェアリング(１０)に作成された少なくとも１つの流出オリフィス(４９)に連結する少なくとも１つの流出管(３９)が、上記の室(１２)に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のタービン・エンジン。
  9. 上記の流出管(４０)に掬い具(４１)が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のタービン・エンジン。
  10. 制御バルブ(４２)が上記の流出管(３９)に設けられていることを特徴とする請求項８あるいは９に記載のタービン・エンジン。
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