JP2617761B2 - ノズルフラップのトレーリングエッジのための冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスタービンエンジンの可動フラップ型ノ
ズルに係り、特にフラップのトレーリングエッジの冷却
構造に係る。

従来の技術 ガスタービンエンジンの吐出ノズルは流路面積を変化
させたりガスの流れ方向を変化させるフラップを含んで
いる。かかるフラップは実質的に平坦であり、ノズルの
互いに対向し互いに平行な側壁の間にて枢動する。

フラップは高出力運転時に於ける1500゜F（816℃）程
度の高温に耐えなければならないが、高出力運転時以外
の他の条件下に於ては比較的低い温度にしか曝されな
い。ノズル内の種々の位置に於てフラップの露呈された
面に冷却空気を供給することが従来より行われている。
高出力運転時に必要な量の冷却空気は高出力運転時以外
の条件下に於ては必要以上であり、従って浪費される。
何故ならばかかる多量の空気による冷却は高出力運転時
以外の条件下に於ては必要ではなく、空気がタービンを
バイパスし、これによりエンジンの出力が低下するから
である。

各フラップのトレーリングエッジは、メインストリー
ムのガス流がノズル内を通過する際にもメインストリー
ムのガス流には露呈されない。しかし高温のメインスト
リームのガスはそれがノズルより流出する際に渦を形成
し、ノズルの下流側エッジに再度付着し、その結果ノズ
ルの下流側エッジが過熱される。かかる過熱はライナの
表面の損傷を招来するだけでなく、高温の表面よりの輻
射熱によってかかる高温に耐えることができない内部構
造部材が損傷されることがある。

発明の開示 ガスタービンエンジンの可動のノズルフラップは構造
部材としてのハニカム支持プレートと、該支持プレート
より隔置されたノズルライナとを含んでいる。ノズルの
下流側端部に於てはトレーリングエッジライナがノズル
ライナに固定され、エッジライナはノズルライナより外
方へ延在し、支持プレートのエッジ及び支持プレートと
ノズルライナとの間に形成された冷却流体プレナムのエ
ッジを覆っている。エッジライナよりこれに近接して隔
置されたバッフルがノズルライナ又はエッジライナより
支持されており、支持プレートに対し付勢されてこれと
の間をシールしている。このことによりバッフルとエッ
ジライナとの間には冷却流体空間が形成されている。冷
却流体はプレナムよりバッフルを通過し、これによりエ
ッジライナを冷却し、その結果エッジライナの温度が低
下されるだけでなく、バッフルはエッジライナより構造
部材としての支持プレートへ熱が輻射されることを阻止
する。

ノズルライナはその相対的な膨張がその上流側エッジ
より生じるよう、上流側の位置に於て支持プレートに固
定されている。ノズルライナが支持プレートよりも高温
に加熱され膨張すると、当接シールが開き、これにより
温度が高温になる条件下に於てのみ冷却空気の流量が増
大されるよう、エッジライナと支持プレートとの間には
当接シールが設けられている。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 添付の第１図には、可動の上部フラップ12と可動の下
部フラップ14とを含むガスタービンエンジンのノズル組
立体10が図示されている。フラップ12及び14は側壁16に
対しシールされた状態で上下方向に枢動される。ノズル
内を通過する高温のガスに曝されるノズルの部分はライ
ナ18により覆われており、ライナ18はハニカム支持プレ
ート20より隔置され、これにより支持プレートとの間に
冷却流体プレナム22を形成している。

ライナ18は外部ライナ24と衝突ライナ26とよりなって
いる。

トレーリングエッジ、従って下流側位置にはトレーリ
ングエッジライナ30が設けられており、該ライナはノズ
ルライナ18に取付けられている。バッフル32がノズルラ
イナに固定されており、これによりバッフルとエッジラ
イナ30との間に空気空間34が形成されている。このバッ
フルにはばねシール36が取付けられており、シール36は
構造部材としてのハニカム支持プレート20に対し付勢さ
れてこれとの間をシールしている。ライナはワスパロイ
（Waspalloy）の如き耐熱材料にて形成されているが、
構造部位としての平坦なハニカム支持プレート20はそれ
程耐熱性を有しないチタニウムの如き高強度材料にて形
成されている。バッフル32は露呈されたエッジライナよ
りの輻射熱より支持プレート20を保護し、これにより該
支持プレートが過熱されることより保護する。

バッフル32はそれを貫通する複数個の衝突孔38を有し
ており、これらの衝突孔はプレナム22よりの冷却空気を
エッジライナ30に対し導くようになっている。エッジラ
イナはそれを貫通する複数個の小孔40を有しており、こ
れにより冷却空気がエッジライナを通過して流れ得るよ
うになっている。

衝突ライナ26はそれを貫通する多数の孔27を有してお
り、これにより冷却空気がプレナム22より流れてライナ
24に衝突し得るようになっている。ライナ24はそれに垂
直な方向より45゜の角度にて該ライナを貫通する孔25を
有しており、これにより冷却空気がライナ24を通過して
ノズル内に冷却膜を形成し得るようになっている。

第２図に於て、ノズルライナ18は上流側の位置42に於
てハニカム支持プレート20に固定されている。従ってラ
イナ18はそれと支持構造体との間の温度差に比例した量
にてその上流側42より支持構造体に対し相対的に膨張す
る。従ってノズル内の温度が高温になる高負荷運転時に
は実質的な量の偏差的膨張が生じる。このことにより第
４図のエッジライナ50は図にて右方へ移動せしめられ、
これにより当接シール52が支持プレート22より離れて開
く。この実施例に於ては、冷却空気はプレナム22よりバ
ッフル55に設けられた孔54を経て流れ、エッジライナ50
に衝突し、しかる後シール52を通過して下方へ流れ、こ
れにより流出する。このことにより冷却空気の流量をノ
ズルの温度に比例する流量に調節することができる。低
出力運転時には、冷却空気が殆ど流れず、これにより冷
却空気がガスタービンをバイパスすることが回避される
よう構成されている。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンエンジンのための可動のノズルフ
ラップ構造を示す斜視図である。 第２図は一方のフラップの断面図である。 第３図はシール構造の第一の実施例を示す断面図であ
る。 第４図はシール構造の第二の実施例を示す断面図であ
る。 10……ノズル組立体,12……上部フラップ,14……下部フ
ラップ,16……側壁,18……ノズルライナ,20……支持プ
レート,22……冷却流体プレナム,24……外部ライナ,26
……衝突ライナ,30……エッジライナ,32……バッフル,3
4……空気空間,36……ばねシール,38……衝突孔,50……
エッジライナ,52……当接シール,54……孔,55……バッ
フル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造部材としての平坦なハニカム支持プレ
   ートを含むノズルフラップのトレーリングエッジのため
   の冷却構造にして、 前記支持プレートより隔置され前記支持プレートとの間
   に冷却流体プレナムを郭定するノズルライナと、 前記ノズルライナに固定され、前記ノズルライナより外
   方に延在し、前記冷却流体プレナムのエッジ及び前記支
   持プレートのエッジを覆うトレーリングエッジライナ
   と、 前記二つのライナの一方より支持され前記支持プレート
   に対し付勢されてこれとの間をシールするバッフルであ
   って、前記バッフルと前記エッジライナとの間に冷却流
   体空間を郭定するバッフルと、 前記冷却流体プレナムよりの冷却流体を前記エッジライ
   ナに接触した状態にて前記冷却流体空間に通し、これに
   より前記エッジライナを冷却する手段と、 を含む冷却構造。