JP2012528035A - ターボプロップのファンブレードのピッチを制御するための静止アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、長手方向軸（１２）上で心出しされ、かつタービンロータに機械的に連結される回転リング（２８ｂ）と共に回転するように拘束される可変ピッチファンブレード（２６）の、少なくとも１つの組を有するターボプロップのファンブレードのピッチを制御するための装置であり、組の各ブレードがピッチ調節できるように同期リング（３０）に連結される装置に関する。この装置は、ターボプロップの静止構成要素に固定されるアクチュエータ（３８）のロッドに回転連結部を介して取り付けられるターンテーブル（４４）をさらに備え、ターンテーブルは、ターンテーブルに蝶着され、かつアクチュエータによる駆動の下でターンテーブルの長手方向移動により同期リングが長手方向軸の周りに回転することになるように同期リングに連結される複数の連結アーム（４６）によって、同期リングに機械的に連結される。

Description

本発明は、可変ピッチファンブレードの少なくとも１つの組を含むターボプロップの一般的分野に関するものである。より詳細には、本発明は、２−プロペラ航空機ターボプロップのファンブレードのピッチを制御することに関する。

知られている方法では、２−プロペラ航空機ターボプロップは、それぞれが一組のアンダクテッドファンブレードを駆動する２つの二重反転ロータを有するタービンを備えている。例示として、この種のターボプロップのさまざまな実施形態を説明している英国特許第２１２９５０２号明細書について参照が行われ得る。より詳細には、本発明は、プロペラが後部に取り付けられるターボプロップに適用される。

このタイプのターボプロップでは、各組のファンブレードのピッチ（すなわち、各ブレードの角度配向）は、ターボプロップの推力を制御するために使用されるパラメータを構成する。この目的のために、所与の組のファンブレードのピッチを制御するための知られている解決策は、ターボプロップの回転部分に配置されるアクチュエータに頼っている。

この種の制御装置は、特に、ターボプロップの後部に向かって最も遠くに位置しているブレードの組に適している。ターボプロップのステータ部分は、この組から遠く離れており、それによって、静止した構成要素に固定されるアクチュエータを取り付けることは困難である。例示として、各ブレードが、ターボプロップの回転ケーシングによって担持される環状アクチュエータのアクチュエータ部材にピッチ調節できるように連結される装置を説明している欧州特許第１９２１３２５号明細書について参照が行われ得る。

英国特許第２１２９５０２号明細書 欧州特許第１９２１３２５号明細書

それにもかかわらず、ターボプロップの回転部分によって担持されるアクチュエータによってファンブレードのピッチを制御することは、欠点となる。特に、回転時に移動しているアクチュエータに油圧作動油を供給することは、実施について明白な実際的問題を生じさせる。さらに、遠心力を受ける場合の油圧作動油の挙動は、よく知られておらず、信頼性がはっきりしない。

したがって、本発明の主要な目的は、回転されるべき油圧サービスを必要としないファンブレードピッチ制御を提案することによって上に挙げた欠点を軽減することである。

この目的は、可変ピッチファンブレードの少なくとも１つの組を有するターボプロップのファンブレードのピッチを制御するための装置にして、前記組が、長手方向軸上で心出しされ、かつタービンのロータに機械的に連結される回転リングと共に回転するように拘束され、組の各ブレードが、長手方向軸上で心出しされる同期リングにピッチ調節できるように連結される装置であって、長手方向軸上で心出しされ、かつターボプロップの静止構成要素に固定されるアクチュエータのロッドに回転連結部を介して取り付けられるターンテーブルをさらに備え、ターンテーブルが、ターンテーブルに蝶着され、かつアクチュエータによる駆動の下でターンテーブルの長手方向移動により同期リングが長手方向軸の周りに回転することになるように同期リングに連結される複数の連結アームによって、同期リングに機械的に連結されることを特徴とする、装置によって達成される。

本発明の制御装置は、ターンテーブルを移動するために使用されるアクチュエータが、それ自体、ターボプロップの静止構成要素に取り付けられ、それによって、アクチュエータに供給する油圧作動油は、遠心力による有害な作用を受けない。また、装置は、信頼性があり、作るのが簡単であり、特に、これは、２−プロペラ航空機ターボプロップにセットされる後部のブレードを制御するようにうまく適応する。

有利な配置構成では、各連結アームは、接線方向軸の周りに枢動する連結部によってターンテーブルに固締される１つの端部を有する軸線方向リンクと、接線方向軸の周りに枢動する連結部によって軸線方向リンクの自由端部に固締される１つの端部を有する半径方向リンクとを備え、半径方向リンクの自由端部は、ターンテーブルの長手方向移動がほぼ半径方向の方向に半径方向リンクの移動を駆動するように同期リングに連結される。装置は、各連結アームの半径方向リンクの移動を長手方向軸の周りの同期リングの回転に変換する手段をさらに含むことが好ましい。

このために、各連結アームの半径方向リンクの自由端部は、回転リング上で旋回するように取り付けられ、かつ駆動リンクを介して同期リングに連結されるブレード根元支持体に、ウォームスクリュー式連結部によって取り付けられ得る。このような環境下で、各連結アームの半径方向リンクの自由端部は、ブレード根元支持体に形成される螺旋状フルーティングと協働する突出ボールが設けられる、実質的に円筒形の外側表面を有することが有利である。

あるいは、装置は、長手方向軸の周りに枢動する連結部によって連結アームの半径方向リンクの自由端部に固締される１つの端部を有する接線方向リンクをさらに含むことができ、接線方向リンクの自由端部は、同期リングに固締され、同期リングは、回転リング上で旋回するように取り付けられるブレード根元支持体に駆動リンクを介して連結される。

また、装置は、長手方向軸の周りに枢動する連結部によって連結アームの半径方向リンクの自由端部に固締される１つの端部を有する接線方向リンクをさらに備えることができ、接線方向リンクの自由端部は、回転リング上で旋回可能に取り付けられ、かつ駆動リンクを介して同期リングに連結されるブレード根元支持体に固締される。

ターンテーブルは、スラスト玉軸受タイプの転がり軸受によってアクチュエータのロッドに取り付けられ得る。連結アームは、長手方向軸の周りに規則正しく配置され得る。最後に、ファンブレードの組は、Ｎ個のブレードを備えることができ、ターンテーブルは、Ｎ／２個の連結アームによって同期リングに機械的に連結される。

また、本発明は、２つの二重反転ロータを有するタービンと、ロータのそれぞれのものに連結される２つの回転リングと共に回転するように拘束される可変ピッチファンブレードの２つの組とを備え、組のうちの少なくとも１つのブレードのピッチが上で規定したように装置によって制御される、２−プロペラターボプロップも提供する。

本発明の他の特徴および利点は、いかなる限定的な性質も有さない実施形態を示す添付の図面を参照して与えられる、次の説明から明らかになる。

本発明の実施形態のプロペラピッチ制御装置が装着される２−プロペラターボプロップの概略長手方向断面図である。 図１の制御装置の正面図である。 １つの位置で示される図１および図２の制御装置の部分側面図である。 異なる位置で示される図１および図２の制御装置の部分側面図である。 図１および図２の制御装置の実施形態の詳細を示す切開図である。 本発明の他の実施形態についての制御装置の正面図である。 本発明の他の実施形態についての制御装置の正面図である。

図１は、２−プロペラタイプの航空機ターボプロップの実施形態を示す非常に概略的な図である。

この種のターボプロップは、知られており、したがって詳細には説明されない。ターボプロップ１０は、特に、長手方向軸１２と、長手方向軸の周りに同軸に配置される環状のナセル１４とを備える。また、ターボプロップ１０は、上流から下流の方へ、圧縮機１６、燃焼室１８、および２つの二重反転ロータ２２ａ、２２ｂを有するタービン２０を備え、これらのさまざまな要素は、同様に、ターボプロップの長手方向軸１２の周りに同軸に配置される。

また、ターボプロップ１０は、上流の（または前部の）組２４ａ、および下流の（または後部の）組２４ｂに可変ピッチファンブレード２６を含んでいる。より正確には、各組２４ａおよび２４ｂのファンブレード２６は、それぞれの回転リング２８ａおよび２８ｂに取り付けられ、それぞれターボプロップの長手方向軸１２上で心出しされる環状プラットフォームを形成する。

また、各組のファンブレード２６は、規則的に円周方向に間隔を置いて設けられ、これらは、対応する回転リング２８ａ、２８ｂの表面から半径方向に延在する。タービン２０の各ロータ２２ａ、２２ｂは、その上に取り付けられる組２４ａ、２４ｂのそれぞれの可変ピッチファンブレードを有する回転リング２８ａ、２８ｂのそれぞれを、担持し、回転駆動する。

また、ターボプロップは、各組２４ａ、２４ｂのファンブレードのピッチを制御するための装置も含んでいる。本発明の制御装置は、より詳細には、下流の組２４ｂのファンブレードに適用されるが、これは、上流の組２４ａのファンブレードにも等しく適用できる。

図２に示されるように、本発明の制御装置は、特に、ターボプロップの長手方向軸１２上で心出しされ、かつ回転リング２８ｂの内側に同軸に配置される同期リング３０を備え、その回転リングは、形状が多角形である。

同期リング３０は、回転リング２８ｂに枢動可能に取り付けられるブレード根元支持体３４に連結され、連結部は、両端部で蝶着される駆動リンク３２を介する。知られている方法では、各支持体３４は、たとえばダブテール形状の取付け部によってブレード２６の根元を受け入れ、これは、たとえば玉軸受によって回転リング上で半径方向軸３６の周りに旋回するように取り付けられる。

結果として、ターボプロップの長手方向軸１２の周りに同期リング３０を（一方の方向または他方の方向に）回転させると、各ブレード根元支持体３４が（駆動リンク３２を介して作動する）そのそれぞれの半径方向軸３６の周りに旋回することになり、それによって前記支持体に取り付けられるブレード２６のピッチを変化させる効果を有する。

また、本発明の制御装置は、長手方向軸１２上で心出しされ、ターボプロップの静止構成要素４０（たとえば、回転要素の孤立ゾーンにサービスを伝える働きをする静止ケーシングに連結される取付台）に固締される（油圧式、空気圧式、または電気式の）アクチュエータ３８を含んでいる。アクチュエータは、ターボプロップの全デジタルエンジン制御器（ＦＡＤＥＣ）の命令で駆動される。

円形ターンテーブル４４は、回転連結部によってアクチュエータ３８のロッド４２にその中心において取り付けられる（図では示されない）。例示として、この回転連結部は、スラスト玉軸受タイプの知られている転がり軸受である。これにより、回転時にアクチュエータのロッド４２が静止したままでいながら、ターンテーブル４４が長手方向軸１２の周りに回転することができるようになる。

複数の連結アーム４６が、ターンテーブル４４に蝶着される。Ｎ個のファンブレードを有する組の場合（たとえば、Ｎ＝１０）、これは、長手方向軸１２の周りに規則正しく配置されるＮ／２個の連結アーム４６を使用することができる。

図３Ａおよび図３Ｂにより正確に示されるように、各連結アーム４６は、接線方向軸４８ａの周りに枢動する連結部によってターンテーブル４４に固締される１つの端部を有するいわゆる「軸線方向」リンク４８と、接線方向軸５０ａの周りに枢動する連結部によって軸線方向リンク４８の自由端部に固締される１つの端部を有する「半径方向」リンク５０とを備えている。半径方向リンク５０の自由端部は、下で説明される機構によって同期リング３０に連結される。

半径方向リンク５０が長手方向に静止しているので（これは、同期リングに連結されるので）、かつリンク４８、５０とターンテーブルとの間の枢動連結を考えると、アクチュエータ３８による駆動の下でターンテーブル４４の長手方向移動により、半径方向リンクはほぼ半径方向の方向に移動するようになっていることが容易に理解されよう。このリンク装置は、やはり図３Ａおよび図３Ｂに示されている。

また、本発明の制御装置は、各連結アーム４６の半径方向リンク５０のこの移動を長手方向軸１２の周りの同期リング３０の回転に変換するための変換手段も含んでいる。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図４に示される本発明の実施形態では、これらの手段は、ブレード根元支持体３４のウォームスクリュー式連結部５２によって取り付けられる、各連結アーム４６の半径方向リンク５０の自由端部によって実行される。

より正確には、各連結アーム４６の半径方向リンク５０の自由端部は、突出ボール５６が設けられる外側表面を有する実質的に円筒形の端部片５４を有する（図４）。ブレード根元支持体３４は、半径方向リンクの自由端部に端部片５４が取り付けられる実質的に円筒形の部分５８を有し、その部分は、ボール５６が協働する螺旋状フルーティング６０を示している。

結果として、端部片５４の半径方向移動は、螺旋状フルーティング６０内で移動するボール５６を介して作動して、その半径方向軸３６の周りにブレード根元支持体３４の部分５８を旋回させ、その結果として支持体に取り付けられるブレード２６のピッチを変化させる。さらに、支持体３４は、駆動リンク３２によって同期リングに連結されるので、この支持体を旋回させると、同期リングは長手方向軸１２の周りを回転することになる。

もちろん、ウォームスクリュー式連結部についての他の実施形態が、予想され得る。それにもかかわらず、ここで説明した実施形態は、半径方向リンクの端部片５４とブレード根元支持体の部分５８との間の摩擦を最小限にするという利点を提示する。

図５に示されるように本発明の第２の実施形態では、各連結アーム４６の半径方向リンク５０の移動を同期リング３０の回転に変換するための変換手段は、少なくとも１つの接線方向リンク６２を備え、この接線方向リンク６２は、長手方向軸６２ａの周りに枢動する連結部によって連結アームの半径方向リンク５０の自由端部に固締される１つの端部を有し、この接線方向リンクの自由端部は、同期リングに枢動可能に取り付けられる。

結果として、連結アーム４６の半径方向リンク５０の半径方向移動により、同期リング３０は接線方向リンク６２によって長手方向軸１２の周りに回転することになる。同期リングは、（駆動リンク３２によって）ブレード根元支持体３４に連結されるので、リングの回転は、支持体に取り付けられるブレード２６のピッチを変化させる。

図６に示されるように本発明の第３の実施形態では、変換手段は、同様に、接線方向リンク６２’を備え、この接線方向リンク６２’は、長手方向軸６２’ａの周りに枢動する連結部によって連結アーム４６の半径方向リンク５０の自由端部に固締される１つの端部を有し、この接線方向リンクの自由端部は、それにもかかわらず、ボールジョイント式連結部６２’ｂによってブレード根元支持体３４に固締される。

このように、連結アーム４６の半径方向リンク５０の半径方向移動により、ブレード根元支持体３４はその半径方向軸３６の周りに旋回することになり、その結果として、前記支持体に取り付けられるブレード２６のピッチを変化させる。さらに、支持体３４は駆動リンク３２によって同期リングに連結されるので、支持体を旋回させると、同期リングは長手方向軸１２の周りに回転することになる。

これらの最後の２つの実施形態は、組み合され得ることを留意されたい。１つまたは複数の連結アームの接線方向リンク（複数可）は、（図５の第２の実施形態の場合ように）同期リングに直接連結されることができるが、１つまたは複数の他の連結アームの接線方向リンク（複数可）は、（図６の第３の実施形態の場合ように）１つまたは複数のブレード根元支持体に固締され得る。

さらに、図２、図５、および図６は、それと共に関連する本発明の制御装置を有するブレードの組が、１０個のファンブレード２６を有するターボプロップの構成の例を示している。このような構成では、ターボプロップの長手方向軸１２の周りに規則的に間隔を置いて設けられる５個の連結アーム４６が、同期リング３０が回転することを確実にする働きをすることができる（この場合、そのリングは十角形の形をとっている）。

最後に、本発明は、プロペラに直接連結される二重反転タービンを有するターボプロップを参照して上記で説明されている。もちろん、本発明はまた、プロペラが遊星歯車を介して駆動される２−プロペラターボプロップにも適用される。

Claims (11)

1. 可変ピッチファンブレード（２６）の少なくとも１つの組（２４ａ、２４ｂ）を有するターボプロップのファンブレードのピッチを制御するための装置にして、前記組が、長手方向軸（１２）上で心出しされ、かつタービン（２０）のロータ（２２ａ、２２ｂ）に機械的に連結される回転リング（２８ａ、２８ｂ）と共に回転するように拘束され、組の各ブレードが、長手方向軸上で心出しされる同期リング（３０）にピッチ調節できるように連結される装置であって、長手方向軸上で心出しされ、かつターボプロップの静止構成要素（４０）に固定されるアクチュエータ（３８）のロッド（４２）に回転連結部を介して取り付けられるターンテーブル（４４）をさらに備え、ターンテーブルが、ターンテーブルに蝶着され、かつアクチュエータによる駆動の下でターンテーブルの長手方向移動により同期リングが長手方向軸の周りに回転することになるように同期リングに連結される複数の連結アーム（４６）によって、同期リングに機械的に連結されることを特徴とする、装置。
2. 各連結アーム（４６）が、接線方向軸（４８ａ）の周りに枢動する連結部によってターンテーブルに固締される１つの端部を有する軸線方向リンク（４８）と、接線方向軸（５０ａ）の周りに枢動する連結部によって軸線方向リンクの自由端部に固締される１つの端部を有する半径方向リンク（５０）とを備え、半径方向リンクの自由端部が、ターンテーブル（４４）の長手方向移動がほぼ半径方向の方向に半径方向リンク（５０）の移動を駆動するように同期リング（３０）に連結される、請求項１に記載の装置。
3. 各連結アーム（４６）の半径方向リンク（５０）の移動を長手方向軸（１２）の周りの同期リング（３０）の回転に変換する手段をさらに含む、請求項２に記載の装置。
4. 各連結アーム（４６）の半径方向リンク（５０）の自由端部が、回転リング上で旋回するように取り付けられ、かつ駆動リンク（３２）を介して同期リング（３０）に連結されるブレード根元支持体（３４）に、ウォームスクリュー式連結部（５２）によって取り付けられる、請求項３に記載の装置。
5. 各連結アーム（４６）の半径方向リンク（５０）の自由端部が、ブレード根元支持体（３４）に形成される螺旋状フルーティング（６０）と協働する突出ボール（５６）が設けられる実質的に円筒形の外側表面を有する、請求項４に記載の装置。
6. 長手方向軸（６２ａ）の周りに枢動する連結部によって連結アーム（４６）の半径方向リンク（５０）の自由端部に固締される１つの端部を有する接線方向リンク（６２）をさらに含み、接線方向リンク（６２）の自由端部が、同期リング（３０）に固締され、同期リングが、回転リング上で旋回するように取り付けられるブレード根元支持体（３４）に駆動リンク（３２）を介して連結される、請求項３に記載の装置。
7. 長手方向軸（６２’ａ）の周りに枢動する連結部によって連結アーム（４６）の半径方向リンク（５０）の自由端部に固締される１つの端部を有する接線方向リンク（６２’）をさらに備え、接線方向リンク（６２’）の自由端部が、回転リング上で旋回可能に取り付けられ、かつ駆動リンク（３２）を介して同期リング（３０）に連結されるブレード根元支持体（３４）に固締される、請求項３に記載の装置。
8. ターンテーブル（４４）が、スラスト玉軸受タイプの転がり軸受によってアクチュエータ（３８）のロッド（４２）に取り付けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 連結アーム（４６）が、長手方向軸（１２）の周りに規則正しく配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. ファンブレード（２６）の組（２４ａ、２４ｂ）が、Ｎ個のブレードを備え、ターンテーブルが、Ｎ／２個の連結アーム（４６）によって同期リングに機械的に連結される、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. ２つの二重反転ロータ（２２ａ、２２ｂ）を有するタービン（２０）と、ロータのそれぞれのものに連結される２つの回転リング（２８ａ、２８ｂ）と共に回転するように拘束される可変ピッチファンブレード（２６）の２つの組（２４ａ、２４ｂ）とを備え、組のうちの少なくとも１つのブレードのピッチが、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置によって制御される、２−プロペラターボプロップ。

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