JP2790865B2 - ターボエンジン - Google Patents

ターボエンジン

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ギヤ減速機を介してプロペラ或いはプロッ
プファンローターを駆動するガスタービンを有し、ギヤ
減速機はオイルクーラー、オイルポンプおよびオイルタ
ンクを含む独立の潤滑オイル系を有するターボエンジン
に関する。
〔従来技術〕
斯種の、DE−OS 37 14 990に記載されたターボエンジ
ンにおいては、ギヤ減速機の相当な損失熱を拡散するた
めに、適当なギヤボックスオイル冷却系がコンパクトな
ユニットとして配置されている。この装置においては、
エンジンのすべての操作条件に適合するために、冷却系
の操作性はオイルクーラーへの冷却空気の確実な供給に
本質的に依存する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、この設計は次のような一つの特別な欠点を有
する。すなち、アイドル速度或いは地上における操作時
にエネルギー変換およびそれに付随する熱の発生は相当
なレベルに達するにもかかわらず、オイルクーラーにお
ける冷却空気の付勢は未だ不十分である。
故に本発明の目的は冷却空気供給系がエンジンのすべ
ての操作点において充分な信頼できるオイルクーラーの
通風とコンパクトな構造を保証する冷却空気の供給を可
能にすることである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明は、上記の課題を解決するもので、「ギヤ減速
機を介してプロペラ或いはプロップファンローターを駆
動するガスタービンを有し、前記ギヤ減速機はオイルク
ーラー、オイルポンプおよびオイルタンクを含む独立の
潤滑オイル系を有するターボエンジンであって、前記オ
イルクーラー(7)はガスタービン(2)とギヤ減速機
(3)の間に設けられ、インペラー(5)がガスタービ
ン(2)とギヤ減速機(5)の間の軸(4)上に中間の
伝動装置を介することなく直接配置され、また前記イン
ペラー(5)はオイルクーラー(7)の空気流の冷却空
気導管(6)内に配置されており、前記冷却空気導管
(6)は軸方向断面で見たときにハブ外周より径方向内
方に向かって延び、次いで径方向外方へ延びるU字形
に、且つオイルクーラー(7)を経るように形成され、
前記インペラー(5)は前記冷却空気導管(6)の湾曲
領域に設けられていることを特徴とするターボエンジ
ン。」を要旨とする。
本発明の装置によれば、冷却空気流の供給は付加的な
冷却空気インペラーによって補助されるので、その供給
容量は駆動軸の速度とインペラーホイールの外径に応じ
て変わる利点がある。この装置は飛行機のタッチダウン
時に典型的に起こる逆スラストの作用、特にその逆スラ
ストがファン羽根に起動を起こすような極端な操作条件
でも冷却空気導管の入口への冷却空気の充分な供給−適
度の正常気圧以上でない供給をもたらす。
この装置はオイルクーラーをより高い空気圧力を得る
ように有利に設計することができるので、より小型に軽
量化し得る。従ってエンジンサイクルにおける反対の効
果を減少する。
クリーナーガスタービン入口の許容圧力損失が大きい
のでコンプレッサ入口部分における冷却空気を導く支柱
の数と大きさを減少できる。他の利点は、より高い圧力
損失とハブ外筐内のより有効な据付空間を残すために冷
却空気導管の流量面積を減少できる。
この装置は中間の伝動装置なしに直接に軸に連絡でき
るので、インペラーの組付けのためによりコンパクトで
簡単な構造が達成できる。この中間の伝動装置がないこ
とはインペラーの保守を非常に容易にする。
比較的低い熱的機械的負荷のためにインペラーは軽
量、低合金材(例えばアルミニウム合金)を用いた軽量
構造とすることができる。遠心インペラーによる重量損
失は最小にでき、プロップファンの力学的応答を損なう
合成慣性も最小にできる。
本発明の更に別の利点はその冷却空気導管が軸方向断
面においてU字状で、パブの外周面の入口孔から径方向
内方に延びるので、インペラーを冷却空気導管の湾曲し
た位置に配置でき、また導管はその後径方向外方に延び
る。これは装置をコンパクトな且つ流体抗力の低いもの
にする。
本発明の更に別の利点はインペラーは遠心型にして最
もコンパクトな状態で高い圧力差を得ることができるこ
とである。
更に本発明の別の利点はインペラーを軸に分離可能に
連結して飛行条件によって充分なラム圧によりインペラ
ーの換気効果を除くことができるように構成することが
できる。
その代わりに閉鎖フラップを冷却空気導管内に挿入し
て冷却空気流或いはインペラーの換気効果を制御するよ
うにしてもよい。
本発明の好ましい実施例では、その冷却空気導管はガ
スタービンの入口導管の中空支柱を通して外筐室に延び
ることである。これは熱い空気がガスタービンの変数
(高圧コンプレッサーの入口温度の上昇)の影響を受け
るのを防止する。他の実施例では冷却空気導管はその下
流縁が開いた数個の中空支柱を通るガスタービンの入口
に連通している。これはガスタービン変数の若干の影響
を受けるが、ファンによって発生した圧力上昇を推進力
に使用することができ、引き込んだ冷却空気を有効にエ
ンジンサイクルに再注入できる。
この入口孔にはハブの外周面上に離間した円筒状の格
子スクリーンを用いてもよい。これはガスタービン入口
導管の上流の領域に流体抗力の低いハブ外形を形成す
る。この格子スクリーンの内側には第2列の格子スクリ
ーンを同心状に配列して内列の格子スクリーンをずらし
て導管の流れ面積を変えることができるようにする。こ
れは冷却空気流を制御する簡単な装置を提供する。同時
にこの装置は部分負荷領域において、冷却空気の取り出
し量が減少したとき、コアエンジン入口流の望ましくな
いはね戻りを阻止する。
本発明の他の実施例では入口孔はガスタービン入口導
管の内部に配置され、インペラーは空気の流れ方向に見
てオイルクーラーの前側に配置され、冷却空気導管はオ
イルクーラーの下流側の結氷を防ぐ線に連結している。
このようにしてオイルクーラーで加熱された冷却空気は
ハブおよびハブ近くのスピンナー、プロップファン羽根
の結氷防止に使用することができる。この冷却空気導管
はその外皮の下側のノーズ領域と規則的に離間した出口
孔に向かって延びる結氷防止線に連結するとよい。外へ
でる冷却空気はハブ部分の結氷を防止する。この冷却空
気はその代わりに或いは付加的に更に結氷を防止するた
めプロップファン羽根の導入縁に設けられた結氷防止導
管に連結するとよい。
〔実施例〕
第1図示のタービンエンジン1は2列の周方向に離間
したプロップファン羽根9、10を有し、プロップファン
羽根9、10は反対方向に回転するようにギヤ減速機3で
連結されている。このギヤ減速機3は軸4を通して図示
しないガスタービン2に連結され、プロップファン羽根
9、10を駆動する。このガスタービン2にはガスタービ
ン入口導管11を通して新鮮な空気が導入される。後列の
プロップファン羽根10とガスタービン入口導管11との間
には周方向に離間して冷却空気導管6の入口孔8が設け
られ、冷却空気をオイルクーラー7に送っている。この
オイルクーラー7、インペラー5(羽根車)が軸4に設
けられ、冷却空気流を数個の中空支柱12を通して外筐室
13に送っている。
第2図は2つの異なった実施例を示す。
中心線14より上の装置ではインペラー5は軸4上に配
置された1段の軸流設計である。この入口孔8は円筒部
分の形状を有する格子スクリーン15である。これらのス
クリーン15の内側には第2の円心状に配置された格子ス
クリーン16の列が設けられ、導管の流れ面積はスクリー
ン15、16の一方を他方に対し軸方向或いは周方向にずら
すことによって変化させることができる。冷却空気導管
6は数個の中空支柱17に連通し、その支柱17の下流縁18
は開いたままであるので、冷却導管6からの冷却空気は
ガスタービン入口導管11内の新鮮な入口空気と混合する
ことができる。
第2図の中心線14より下の装置ではインペラー5は遠
心型で、閉鎖フラップ19はオイルクーラー7とインペラ
ー5の間の地点において導管6内に出入りして冷却空気
流量を変える。
第3図示の実施例はガスタービンの入口導管11内に入
口孔8があり、その入口空気の一部をインペラー5に転
流させるものである。空気の流れ方向に見てインペラー
の後ろ側にオイルクーラー7が設けられ、オイルクーラ
ー7の下流側において冷却空気導管6が結氷防止線20に
接続されている。これらは外皮21の前側、下側よりプロ
ップファンターボエンジン1のハブ領域22に延長し、そ
れに規則的に離間して設けられた出口孔23は冷媒流の一
部を外側に脱出させる。冷却空気導管6はその代わりに
或いは余分にプロップファン羽根9,10の導入縁25に設け
た結氷防止導管24にまた接続されている。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、冷却空気
流の供給は駆動軸に直接設けた付加的な冷却空気インペ
ラーによって補助され、その供給容量は駆動軸の速度と
インペラーホイールの外径に応じて変わるので、エンジ
ンのすべての操作点において充分な信頼できるオイルク
ーラーの送風を行うことができる。
また本発明によれば、オイルクーラーをより高い空気
圧力を得るように有利に設計することができるので、装
置をより小型にまた軽量化することができる。
また中間の伝動装置なしに直接に連絡できるので、イ
ンペラーの組付けのためにコンパクトな構造を達成でき
る。またこの中間の伝動装置のないことはインペラーの
保守を容易にする。
また冷却空気導管をU字状にし、インペラーを冷却空
気導管の湾曲部に配置したので装置をコンパクトにでき
る。
【図面の簡単な説明】 第1図はプロップファンターボエンジンの前部を示す縦
断正面図、第2図は本発明によるプロップファンターボ
エンジンの2つの好ましい実施例を選択的に示す断面
図、第3図は本発明の他の実施例の縦断正面図である。 3……ギヤ減速機、7……オイルクーラー、5……イン
ペラー、4……軸、6……冷却空気導管、8……入口
孔、11……ガスタービン入口導管、12……中空支柱、13
……外筐室、17……中空支柱、18……下流縁、15、16…
…格子スクリーン、20……結氷防止導管、25……導入
縁、19……閉鎖フラップ、2……ガスタービン

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ギヤ減速機を介してプロペラ或いはプロッ
    プファンローターを駆動するガスタービンを有し、前記
    ギヤ減速機はオイルクーラー、オイルポンプおよびオイ
    ルタンクを含む独立の潤滑オイル系を有するターボエン
    ジンであって、前記オイルクーラー(7)はガスタービ
    ン(2)とギヤ減速機(3)の間に設けられ、インペラ
    ー(5)がガスタービン(2)とギヤ減速機(5)の間
    の軸(4)上に中間の伝動装置を介することなく直接配
    置され、また前記インペラー(5)はオイルクーラー
    (7)の空気流の冷却空気導管(6)内に配置されてお
    り、前記冷却空気導管(6)は軸方向断面で見たときに
    ハブ外周より径方向内方に向かって延び、次いで径方向
    外方へ延びるU字形に、且つオイルクーラー(7)を経
    るように形成され、前記インペラー(5)は前記冷却空
    気導管(6)の湾曲領域に設けられていることを特徴と
    するターボエンジン。
  2. 【請求項2】前記インペラー(5)は遠心型インペラー
    であることを特徴とする請求項1に記載のターボエンジ
    ン。
  3. 【請求項3】前記インペラー(5)は1段軸流型インペ
    ラーであることを特徴とする請求項1に記載のターボエ
    ンジン。
  4. 【請求項4】前記インペラー(5)は空気の流れ方向に
    見てオイルクーラー(7)の後ろ側に配置されているこ
    とを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のタ
    ーボエンジン。
  5. 【請求項5】前記冷却空気導管(6)はガスタービン入
    口導管(11)の中空支柱(12)を通して外筐室(13)に
    連絡していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか
    一項に記載のターボエンジン。
  6. 【請求項6】前記冷却空気導管(6)は数個の中空支柱
    (17)を通してガスタービン入口導管(11)に連通し、
    その支柱(17)の下流縁(18)は開放したままである請
    求項1乃至4の何れか一項に記載のターボエンジン。
  7. 【請求項7】入口孔(8)は格子スクリーン(15)を有
    し、この格子スクリーン(15)はハブの外周面上にある
    離間した円筒部分の形状をしていることを特徴とする請
    求項1ないし6の何れか一項に記載のターボエンジン。
  8. 【請求項8】前記格子スクリーン(15)の内側に第2の
    同心状に配置された格子スクリーン(16)の列が設けら
    れ、導管(6)の喉領域が前記格子スクリーン(15,1
    6)の列の一方或いは両方を互いにずらすことによって
    変えることができることを特徴とする請求項7に記載の
    ターボエンジン。
  9. 【請求項9】冷却空気導管(6)入口孔(8)はガスタ
    ービン入口導管(11)の内側に配置され、インペラー
    (5)は空気の流れ方向にみてオイルクーラー(7)の
    前側に配置され、前記冷却空気導管(6)はオイルクー
    ラーの下流側で結氷防止線(20)に接続されていること
    を特徴とする請求項1に記載のターボエンジン。
  10. 【請求項10】冷却空気導管(6)は結氷防止線(20)
    に接続され、この結氷防止線(20)は外皮(21)の下側
    を通ってハブ領域(22)に延長し、かつ規則的に離間し
    た出口孔(23)を有する請求項9に記載のターボエンジ
    ン。
  11. 【請求項11】冷却空気導管(6)はプロップファンの
    導入縁(25)に設けた結氷防止導管(24)に接続されて
    いることを特徴とする請求項10に記載のターボエンジ
    ン。
  12. 【請求項12】閉鎖フラップ(19)が冷却空気導管
    (6)に挿入すべく設けられていることを特徴とする請
    求項1乃至10の何れか一項に記載のターボエンジン。
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