JP3074983B2 - ジェットエンジンの排気ノズル - Google Patents
ジェットエンジンの排気ノズルInfo
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- JP3074983B2 JP3074983B2 JP04332038A JP33203892A JP3074983B2 JP 3074983 B2 JP3074983 B2 JP 3074983B2 JP 04332038 A JP04332038 A JP 04332038A JP 33203892 A JP33203892 A JP 33203892A JP 3074983 B2 JP3074983 B2 JP 3074983B2
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- Japan
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- flap
- exhaust nozzle
- rear flap
- nozzle
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジェットエンジンやス
クラムジェットエンジンに好適な排気ノズルに関するも
のである。
クラムジェットエンジンに好適な排気ノズルに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マッハ数２．５〜５の航行速度で
巡航する機体に使用するエンジンとして、ラムジェット
エンジンの開発が行われている。該ラムジェットエンジ
ンは、ガスタービンエンジンのように空気圧縮機を持た
ず、空気の圧縮は、該空気がエンジン内に高速で流入す
る際のラム圧力で賄うようになっている。したがって、
圧縮機を駆動するタービンも不要で、構造が極めて簡単
であり、しかも、流入空気の速度が高まるほど、すなわ
ち、機体の航行速度が高くなるほど、その燃焼効率を向
上することができるので、将来の超高速機用エンジンと
して研究が進められている。
巡航する機体に使用するエンジンとして、ラムジェット
エンジンの開発が行われている。該ラムジェットエンジ
ンは、ガスタービンエンジンのように空気圧縮機を持た
ず、空気の圧縮は、該空気がエンジン内に高速で流入す
る際のラム圧力で賄うようになっている。したがって、
圧縮機を駆動するタービンも不要で、構造が極めて簡単
であり、しかも、流入空気の速度が高まるほど、すなわ
ち、機体の航行速度が高くなるほど、その燃焼効率を向
上することができるので、将来の超高速機用エンジンと
して研究が進められている。
【０００３】ところで、このようなラムジェットエンジ
ンの作動に際して、燃焼器における燃焼効率の向上のみ
ならず、該燃焼器の後段に配される排気ノズルにおける
燃焼気流（噴流）を利用することにより、推力効率を向
上することができることが知られている。そして、該燃
焼気流を利用するための排気ノズルとして、図４に示す
構造のコンバージェント・ダイバージェント（ＣＤ）型
の排気ノズル１が採用されている。
ンの作動に際して、燃焼器における燃焼効率の向上のみ
ならず、該燃焼器の後段に配される排気ノズルにおける
燃焼気流（噴流）を利用することにより、推力効率を向
上することができることが知られている。そして、該燃
焼気流を利用するための排気ノズルとして、図４に示す
構造のコンバージェント・ダイバージェント（ＣＤ）型
の排気ノズル１が採用されている。
【０００４】この排気ノズル１は、間隔を空けて対向す
る一対の固定壁２と、その間に対向状態に配される一対
の可動フラップ３とによって矩形断面を有するダクト状
に形成されている。該可動フラップ３は、それぞれ燃焼
ガスＧの流通方向に沿って並べられる２枚の平板状のフ
ラップ板３ａ・３ｂを相対角度変更自在に連結して構成
されている。そして、それぞれのフラップ板に取り付け
られるシリンダ等の駆動手段（図示略）を作動させ、前
記フラップ板の連結部３ｃを関節として相対角度を変化
させることにより屈曲させられ、燃焼ガスＧの流通方向
に沿って流路面積を変化させることができるようになっ
ている。
る一対の固定壁２と、その間に対向状態に配される一対
の可動フラップ３とによって矩形断面を有するダクト状
に形成されている。該可動フラップ３は、それぞれ燃焼
ガスＧの流通方向に沿って並べられる２枚の平板状のフ
ラップ板３ａ・３ｂを相対角度変更自在に連結して構成
されている。そして、それぞれのフラップ板に取り付け
られるシリンダ等の駆動手段（図示略）を作動させ、前
記フラップ板の連結部３ｃを関節として相対角度を変化
させることにより屈曲させられ、燃焼ガスＧの流通方向
に沿って流路面積を変化させることができるようになっ
ている。
【０００５】このように構成された排気ノズル１にあっ
ては、各航行速度において最適な推力効率を得るための
指標としてのノズル開口比ηが航行速度に応じて決定さ
れることが知られている。該ノズル開口比ηは、排気ノ
ズル１の後縁１ａにおける流路面積Ａ1を排気ノズル１
の最小流路面積となるスロート部１ｂにおける流路面積
Ａ2で除した値、すなわち、 η＝Ａ1／Ａ2 である。例えば、航行速度がマッハ数２程度の低超音速
度であるときには、ノズル開口比ηは、 η≒１ となり、このノズル開口比ηを実現するために前記フラ
ップ板３ａ・３ｂの相対角度を小さくしてスロート部１
ｂを排気ノズル１の後縁１ａ近傍に配置する。また、航
行速度が高くなれば、それとともに最適な推力効率を得
ることができるノズル開口比ηが、 η＞１ の範囲で変化する。そして、各航行速度において最適な
推力効率を得ることができるノズル開口比ηを実現する
ために、前記フラップ板３ａ・３ｂの連結部３ｃを屈曲
させて、該連結部３ｃにスロート部１ｂを形成するとと
もに、該連結部３ｃの屈曲を鋭く形成して排気ノズル１
内に突出させることにより、スロート部１ｂの流路面積
Ａ2を小さくし、かつ、排気ノズル１後縁１ａにおける
流路面積Ａ1を増大させることが行なわれる。
ては、各航行速度において最適な推力効率を得るための
指標としてのノズル開口比ηが航行速度に応じて決定さ
れることが知られている。該ノズル開口比ηは、排気ノ
ズル１の後縁１ａにおける流路面積Ａ1を排気ノズル１
の最小流路面積となるスロート部１ｂにおける流路面積
Ａ2で除した値、すなわち、 η＝Ａ1／Ａ2 である。例えば、航行速度がマッハ数２程度の低超音速
度であるときには、ノズル開口比ηは、 η≒１ となり、このノズル開口比ηを実現するために前記フラ
ップ板３ａ・３ｂの相対角度を小さくしてスロート部１
ｂを排気ノズル１の後縁１ａ近傍に配置する。また、航
行速度が高くなれば、それとともに最適な推力効率を得
ることができるノズル開口比ηが、 η＞１ の範囲で変化する。そして、各航行速度において最適な
推力効率を得ることができるノズル開口比ηを実現する
ために、前記フラップ板３ａ・３ｂの連結部３ｃを屈曲
させて、該連結部３ｃにスロート部１ｂを形成するとと
もに、該連結部３ｃの屈曲を鋭く形成して排気ノズル１
内に突出させることにより、スロート部１ｂの流路面積
Ａ2を小さくし、かつ、排気ノズル１後縁１ａにおける
流路面積Ａ1を増大させることが行なわれる。
【０００６】このように排気ノズル１を構成すると、該
排気ノズル１を流通する燃焼ガスＧは、スロート部１ｂ
によって一旦絞られることによりマッハ数１程度まで加
速され、さらに、その後に発散させられることによって
超音速まで増速されることになり、推力効率が向上され
ることになる。しかも、各航行速度に応じて最適な推力
効率を達成するノズル開口比ηが実現されるので、広い
航行速度範囲に亘って、高い推力効率を得ることができ
るという利点がある。
排気ノズル１を流通する燃焼ガスＧは、スロート部１ｂ
によって一旦絞られることによりマッハ数１程度まで加
速され、さらに、その後に発散させられることによって
超音速まで増速されることになり、推力効率が向上され
ることになる。しかも、各航行速度に応じて最適な推力
効率を達成するノズル開口比ηが実現されるので、広い
航行速度範囲に亘って、高い推力効率を得ることができ
るという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような排気ノズル１であると、高超音速航行速度範囲に
おいて、フラップ板３ａ・３ｂを相対回転自在に連結す
る連結部３ｃに、スロート部１ｂが形成されるため、該
連結部３ｃが高温状態に加熱され、焼付き等の不具合を
発生することが考えられる。この場合にあっては、該連
結部３ｃにおけるフラップ板３ａ・３ｂの相対回転が阻
害されることになり、航行速度に応じた排気ノズル１の
形状変化が困難となる。
ような排気ノズル１であると、高超音速航行速度範囲に
おいて、フラップ板３ａ・３ｂを相対回転自在に連結す
る連結部３ｃに、スロート部１ｂが形成されるため、該
連結部３ｃが高温状態に加熱され、焼付き等の不具合を
発生することが考えられる。この場合にあっては、該連
結部３ｃにおけるフラップ板３ａ・３ｂの相対回転が阻
害されることになり、航行速度に応じた排気ノズル１の
形状変化が困難となる。
【０００８】さらに、従来の排気ノズル１であると、連
結部３ｃによって連結された各２枚のフラップ板３ａ・
３ｂの相対角度を変化させることにより、最適なノズル
開口比ηを実現することとしているため、特に、高開口
ノズル比ηを実現するときには、上述したように、スロ
ート部１ｂの流路面積Ａ2を絞るとともに、排気ノズル
１後縁１ａにおける流路面積Ａ1を拡大することが行な
われる。このとき、上述のような平板状のフラップ板３
ａ・３ｂを連結して構成される可動フラップ３によっ
て、小さい流路面積Ａ2のスロート部１ｂと排気ノズル
１後縁１ａにおける大きい流路面積Ａ1とを実現しよう
とすると、前記連結部３ｃの下流に配されるフラップ板
３ｂの傾斜角度を大きくする必要がある。しかしなが
ら、フラップ板３ｂの傾斜角度を大きくした場合である
と、排気ノズル１後縁１ａから噴出される燃焼ガスＧが
必要以上に広がってしまい所望の推力を得ることができ
ないという不都合があった。また、η≒１とすると、フ
ラップ長過大となり、摩擦抵抗が増加して推力効率を低
下させることになるという不都合を生じる。
結部３ｃによって連結された各２枚のフラップ板３ａ・
３ｂの相対角度を変化させることにより、最適なノズル
開口比ηを実現することとしているため、特に、高開口
ノズル比ηを実現するときには、上述したように、スロ
ート部１ｂの流路面積Ａ2を絞るとともに、排気ノズル
１後縁１ａにおける流路面積Ａ1を拡大することが行な
われる。このとき、上述のような平板状のフラップ板３
ａ・３ｂを連結して構成される可動フラップ３によっ
て、小さい流路面積Ａ2のスロート部１ｂと排気ノズル
１後縁１ａにおける大きい流路面積Ａ1とを実現しよう
とすると、前記連結部３ｃの下流に配されるフラップ板
３ｂの傾斜角度を大きくする必要がある。しかしなが
ら、フラップ板３ｂの傾斜角度を大きくした場合である
と、排気ノズル１後縁１ａから噴出される燃焼ガスＧが
必要以上に広がってしまい所望の推力を得ることができ
ないという不都合があった。また、η≒１とすると、フ
ラップ長過大となり、摩擦抵抗が増加して推力効率を低
下させることになるという不都合を生じる。
【０００９】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、可動フラップの健全性の向上、高超音速
度範囲における推力効率の向上等を図ることができるジ
ェットエンジンの排気ノズルを提供することを目的とし
ている。
ものであって、可動フラップの健全性の向上、高超音速
度範囲における推力効率の向上等を図ることができるジ
ェットエンジンの排気ノズルを提供することを目的とし
ている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、間隔を空けて配される一対の固定壁と、
その間に対向状態に配される一対の可動フラップとによ
り矩形断面を有するダクト状に形成されてなり、その内
部に燃焼ガスを流通させるジェットエンジンの排気ノズ
ルであって、前記可動フラップは、燃焼ガスの流通方向
に沿って連設される前部フラップおよび後部フラップを
具備し、該後部フラップは、前部フラップ後部に重畳状
態に接触させられて排気ノズル内面の一部を形成する曲
率半径の大なる凸曲面を有するとともに、該後部フラッ
プに、該後部フラップを前記前部フラップから離間させ
ることによりその間隙から外部空気を流入させる離間手
段と、該後部フラップを前記凸曲面に沿う方向に変位さ
せる後部フラップ移動手段とが配設されており、該後部
フラップ移動手段は、前記固定壁に取り付けられるガイ
ドレールと、該ガイドレールに配置されるスライダと、
該スライダと前記後部フラップとを連結するリンク機構
と、前記後部フラップに排気ノズルの長手方向に移動さ
せる力を付与する移動シリンダとを有するジェットエン
ジンの排気ノズルを提案している。
に、本発明は、間隔を空けて配される一対の固定壁と、
その間に対向状態に配される一対の可動フラップとによ
り矩形断面を有するダクト状に形成されてなり、その内
部に燃焼ガスを流通させるジェットエンジンの排気ノズ
ルであって、前記可動フラップは、燃焼ガスの流通方向
に沿って連設される前部フラップおよび後部フラップを
具備し、該後部フラップは、前部フラップ後部に重畳状
態に接触させられて排気ノズル内面の一部を形成する曲
率半径の大なる凸曲面を有するとともに、該後部フラッ
プに、該後部フラップを前記前部フラップから離間させ
ることによりその間隙から外部空気を流入させる離間手
段と、該後部フラップを前記凸曲面に沿う方向に変位さ
せる後部フラップ移動手段とが配設されており、該後部
フラップ移動手段は、前記固定壁に取り付けられるガイ
ドレールと、該ガイドレールに配置されるスライダと、
該スライダと前記後部フラップとを連結するリンク機構
と、前記後部フラップに排気ノズルの長手方向に移動さ
せる力を付与する移動シリンダとを有するジェットエン
ジンの排気ノズルを提案している。
【００１１】
【作用】本発明に係るジェットエンジンの排気ノズル
は、一対の後部フラップと、該後部フラップの凸曲面に
接触状態に配される前部フラップとからなる可動フラッ
プを対向状態に配置し、一対の固定壁とともに矩形断面
を有するダクト状に形成される。航行速度が低超音速度
にあるときには、後部フラップ移動手段を作動させて、
後部フラップの後縁位置において燃焼ガスの流路面積が
最も小さくなるように後部フラップを配置する。そし
て、航行速度の上昇とともに、後部フラップ移動手段を
作動させて、後部フラップの凸曲面位置において燃焼ガ
スの最小流通面積となるスロート部を構成することによ
り、所望のノズル開口比を実現する。さらに、航行速度
が高超音速度に達したときには、後部フラップ移動手段
を作動させて、後部フラップをその凸曲面に沿って後方
に移動させることにより、スロート位置を一定位置に保
持したまま、後部フラップの後縁位置を後方に移動させ
ることができる。これにより、後部フラップの傾斜角度
を抑制しつつ、所望のノズル開口比を実現することが可
能となる。また、離間手段を作動させることにより、前
部フラップと、後部フラップとが離間させられることに
なり、これによって形成される両フラップの間隙から外
部空気を排気ノズル内に取り込んで燃焼ガスの排出速度
を低下させることが可能となる。加えて、後部フラップ
移動手段は、固定壁に取り付けられるガイドレールと、
該ガイドレールに配置されるスライダと、該スライダと
後部フラップとを連結するリンク機構と、後部フラップ
に排気ノズルの長手方向に移動させる力を付与する移動
シリンダとを有する構成であるため、簡素な構成で後部
フラップを凸曲面に沿う方向に変位させることができ
る。
は、一対の後部フラップと、該後部フラップの凸曲面に
接触状態に配される前部フラップとからなる可動フラッ
プを対向状態に配置し、一対の固定壁とともに矩形断面
を有するダクト状に形成される。航行速度が低超音速度
にあるときには、後部フラップ移動手段を作動させて、
後部フラップの後縁位置において燃焼ガスの流路面積が
最も小さくなるように後部フラップを配置する。そし
て、航行速度の上昇とともに、後部フラップ移動手段を
作動させて、後部フラップの凸曲面位置において燃焼ガ
スの最小流通面積となるスロート部を構成することによ
り、所望のノズル開口比を実現する。さらに、航行速度
が高超音速度に達したときには、後部フラップ移動手段
を作動させて、後部フラップをその凸曲面に沿って後方
に移動させることにより、スロート位置を一定位置に保
持したまま、後部フラップの後縁位置を後方に移動させ
ることができる。これにより、後部フラップの傾斜角度
を抑制しつつ、所望のノズル開口比を実現することが可
能となる。また、離間手段を作動させることにより、前
部フラップと、後部フラップとが離間させられることに
なり、これによって形成される両フラップの間隙から外
部空気を排気ノズル内に取り込んで燃焼ガスの排出速度
を低下させることが可能となる。加えて、後部フラップ
移動手段は、固定壁に取り付けられるガイドレールと、
該ガイドレールに配置されるスライダと、該スライダと
後部フラップとを連結するリンク機構と、後部フラップ
に排気ノズルの長手方向に移動させる力を付与する移動
シリンダとを有する構成であるため、簡素な構成で後部
フラップを凸曲面に沿う方向に変位させることができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係るジェットエンジンの排気
ノズルの一実施例について、図１ないし図３を参照して
説明する。これら各図において、符号１０は排気ノズ
ル、１１は可動フラップ、１２は前部フラップ、１３は
後部フラップ、１４は移動機構（後部フラップ移動手
段）、１５はガイドレール、１６はスライダ、１７は連
結部材、１８はエジェクタシリンダ（離間手段）、１９
は移動シリンダである。なお、本実施例において、図４
に示す排気ノズル１の従来例と共通する箇所に同一符号
を付し、説明を簡略化する。
ノズルの一実施例について、図１ないし図３を参照して
説明する。これら各図において、符号１０は排気ノズ
ル、１１は可動フラップ、１２は前部フラップ、１３は
後部フラップ、１４は移動機構（後部フラップ移動手
段）、１５はガイドレール、１６はスライダ、１７は連
結部材、１８はエジェクタシリンダ（離間手段）、１９
は移動シリンダである。なお、本実施例において、図４
に示す排気ノズル１の従来例と共通する箇所に同一符号
を付し、説明を簡略化する。
【００１３】本実施例の排気ノズル１０は、間隔を空け
て対向する一対の固定壁２と、その間に対向状態に配さ
れる一対の可動フラップ１１とによって矩形断面を有す
るダクト状に形成されている点で、従来例と共通してい
る。しかし、本実施例の排気ノズル１０は、可動フラッ
プ１１の構造において、従来例と相違している。
て対向する一対の固定壁２と、その間に対向状態に配さ
れる一対の可動フラップ１１とによって矩形断面を有す
るダクト状に形成されている点で、従来例と共通してい
る。しかし、本実施例の排気ノズル１０は、可動フラッ
プ１１の構造において、従来例と相違している。
【００１４】前記可動フラップ１１は、燃焼ガスＧの流
通方向に沿って前後に分割状態に配される前部フラップ
１２と後部フラップ１３とを具備している。該後部フラ
ップ１３は、排気ノズル１０の内面の一部を構成する表
面の前半部に凸曲面１３ａを有し、該凸曲面１３ａの後
方には、該凸曲面１３ａに滑らかに接続する平面部１３
ｂを有しており、全体として略翼形状に形成されてい
る。前記凸曲面１３ａは、例えば、該排気ノズル１０に
対して遠方に配される中心Ｏ1を有する円周面からな
り、図１に示す例では、後部フラップ１３の長さと同程
度の半径寸法に形成されている。また、前記前部フラッ
プ１２は、機体（図示略）に固定されておりその後端部
１２ａを前記後部フラップ１３の凸曲面１３ａに重畳状
態に配されて、前記排気ノズル１０の内面の一部を構成
するようになっている。
通方向に沿って前後に分割状態に配される前部フラップ
１２と後部フラップ１３とを具備している。該後部フラ
ップ１３は、排気ノズル１０の内面の一部を構成する表
面の前半部に凸曲面１３ａを有し、該凸曲面１３ａの後
方には、該凸曲面１３ａに滑らかに接続する平面部１３
ｂを有しており、全体として略翼形状に形成されてい
る。前記凸曲面１３ａは、例えば、該排気ノズル１０に
対して遠方に配される中心Ｏ1を有する円周面からな
り、図１に示す例では、後部フラップ１３の長さと同程
度の半径寸法に形成されている。また、前記前部フラッ
プ１２は、機体（図示略）に固定されておりその後端部
１２ａを前記後部フラップ１３の凸曲面１３ａに重畳状
態に配されて、前記排気ノズル１０の内面の一部を構成
するようになっている。
【００１５】このように構成された可動フラップ１１に
おいて、後部フラップ１３には、該後部フラップ１３を
変位させる移動機構１４（後部フラップ移動手段）が配
設されている。該移動機構１４は、例えば、図１ないし
図３に示すように、前記排気ノズル１０両側の固定壁２
にそれぞれ取り付けられるガイドレール１５と、該ガイ
ドレール１５に沿って間隔をおいて配置される２組のス
ライダ１６と、前記後部フラップ１３の側面下部とスラ
イダ１６とを連結する連結部材１７と、該連結部材１７
の途中位置と前記後部フラップ１３の側面上部とを連結
するエジェクタシリンダ１８（離間手段）と、後部フラ
ップ１３の先端と機体（図１ないし図３では、機体に固
定された前部フラップ１２）とを連結する移動シリンダ
１９とを具備している。
おいて、後部フラップ１３には、該後部フラップ１３を
変位させる移動機構１４（後部フラップ移動手段）が配
設されている。該移動機構１４は、例えば、図１ないし
図３に示すように、前記排気ノズル１０両側の固定壁２
にそれぞれ取り付けられるガイドレール１５と、該ガイ
ドレール１５に沿って間隔をおいて配置される２組のス
ライダ１６と、前記後部フラップ１３の側面下部とスラ
イダ１６とを連結する連結部材１７と、該連結部材１７
の途中位置と前記後部フラップ１３の側面上部とを連結
するエジェクタシリンダ１８（離間手段）と、後部フラ
ップ１３の先端と機体（図１ないし図３では、機体に固
定された前部フラップ１２）とを連結する移動シリンダ
１９とを具備している。
【００１６】前記連結部材１７と後部フラップ１３との
連結部１７ａ、連結部材１７とスライダ１６との連結部
１７ｂ、前記エジェクタシリンダ１８と後部フラップ１
３との連結部１８ａ、エジェクタシリンダ１８と連結部
材１７との連結部１８ｂ、前記移動シリンダ１９と機体
との連結部１９ａ、移動シリンダ１９と後部フラップ１
３との連結部１９ｂは、それぞれ揺動自在に連結されて
いる。
連結部１７ａ、連結部材１７とスライダ１６との連結部
１７ｂ、前記エジェクタシリンダ１８と後部フラップ１
３との連結部１８ａ、エジェクタシリンダ１８と連結部
材１７との連結部１８ｂ、前記移動シリンダ１９と機体
との連結部１９ａ、移動シリンダ１９と後部フラップ１
３との連結部１９ｂは、それぞれ揺動自在に連結されて
いる。
【００１７】前記エジェクタシリンダ１８は、前記連結
部材１７のそれぞれに取り付けられており、伸縮させる
ことによって後部フラップ１３を排気ノズル１０に交差
する方向に移動させることができるようになっている。
すなわち、該エジェクタシリンダ１８を伸張させること
により、ガイドレール１５と後部フラップ１３との間隔
寸法を広げるように力が作用することになり、該エジェ
クタシリンダ１８と連結部材１７とからなるリンク機構
によって、後部フラップ１３が移動させられることにな
る。また、その逆にエジェクタシリンダ１８を収縮させ
ることにより、後部フラップ１３が上記とは逆方向に移
動させられ、前記前部フラップ１２の後端部１２ａに接
触する位置まで戻されることになる。
部材１７のそれぞれに取り付けられており、伸縮させる
ことによって後部フラップ１３を排気ノズル１０に交差
する方向に移動させることができるようになっている。
すなわち、該エジェクタシリンダ１８を伸張させること
により、ガイドレール１５と後部フラップ１３との間隔
寸法を広げるように力が作用することになり、該エジェ
クタシリンダ１８と連結部材１７とからなるリンク機構
によって、後部フラップ１３が移動させられることにな
る。また、その逆にエジェクタシリンダ１８を収縮させ
ることにより、後部フラップ１３が上記とは逆方向に移
動させられ、前記前部フラップ１２の後端部１２ａに接
触する位置まで戻されることになる。
【００１８】前記移動シリンダ１９は、伸縮することに
よって後部フラップ１３を排気ノズル１０の長手方向に
移動させる力を後部フラップ１３に作用させる。後部フ
ラップ１３は、ガイドレール１５によってその移動の自
由度を規制されているので、後部フラップ１３と移動シ
リンダ１９との連結部１９ｂおよび移動シリンダ１９と
機体との連結部１９ａを適宜揺動させることによって、
後部フラップ１３をガイドレール１５に沿って移動させ
ることができるようになっている。
よって後部フラップ１３を排気ノズル１０の長手方向に
移動させる力を後部フラップ１３に作用させる。後部フ
ラップ１３は、ガイドレール１５によってその移動の自
由度を規制されているので、後部フラップ１３と移動シ
リンダ１９との連結部１９ｂおよび移動シリンダ１９と
機体との連結部１９ａを適宜揺動させることによって、
後部フラップ１３をガイドレール１５に沿って移動させ
ることができるようになっている。
【００１９】前記ガイドレール１５は、前記後部フラッ
プ１３の凸曲面１３ａが前記前部フラップ１２の後端部
１２ａと接触状態に配されたときに、前記後部フラップ
１３の凸曲面１３ａの中心Ｏ1と同一位置に配される中
心を有する円弧状に形成されており、前記スライダ１６
を該円弧に沿って移動可能に取り付けている。
プ１３の凸曲面１３ａが前記前部フラップ１２の後端部
１２ａと接触状態に配されたときに、前記後部フラップ
１３の凸曲面１３ａの中心Ｏ1と同一位置に配される中
心を有する円弧状に形成されており、前記スライダ１６
を該円弧に沿って移動可能に取り付けている。
【００２０】このように構成された排気ノズル１０をジ
ェットエンジンの燃焼器（図示略）後段に配して航行を
実施する場合にあって、機体の航行速度が低超音速度で
あるときには、図１に示すように可動フラップ１１を構
成する。すなわち、前記移動機構１４のエジェクタシリ
ンダ１８および移動シリンダ１９をいずれも収縮状態と
して、後部フラップ１３の凸曲面１３ａを前部フラップ
１２の後端部１２ａに接触状態としかつ後部フラップ１
３の後部に形成される平面部１３ｂが固定壁２とともに
概略四角柱状の排気ノズル１０を形成するように配す
る。そして、後部フラップ１３の後縁１０ａ位置におい
て燃焼ガスＧの流路面積Ａ1が最も小さくなるように排
気ノズル１０を構成することにより、スロート部１０ｂ
が排気ノズル１０後縁１０ａに形成され、ノズル開口比
ηが、 η＝１ となって、低超音速度において良好な推力効率を得るこ
とができることになる。
ェットエンジンの燃焼器（図示略）後段に配して航行を
実施する場合にあって、機体の航行速度が低超音速度で
あるときには、図１に示すように可動フラップ１１を構
成する。すなわち、前記移動機構１４のエジェクタシリ
ンダ１８および移動シリンダ１９をいずれも収縮状態と
して、後部フラップ１３の凸曲面１３ａを前部フラップ
１２の後端部１２ａに接触状態としかつ後部フラップ１
３の後部に形成される平面部１３ｂが固定壁２とともに
概略四角柱状の排気ノズル１０を形成するように配す
る。そして、後部フラップ１３の後縁１０ａ位置におい
て燃焼ガスＧの流路面積Ａ1が最も小さくなるように排
気ノズル１０を構成することにより、スロート部１０ｂ
が排気ノズル１０後縁１０ａに形成され、ノズル開口比
ηが、 η＝１ となって、低超音速度において良好な推力効率を得るこ
とができることになる。
【００２１】次に、機体の航行速度が上昇した場合に
は、前記移動機構１４を作動させて、図２に示すように
可動フラップ１１を構成する。すなわち、移動機構１４
におけるエジェクタシリンダ１８を収縮状態に維持し
て、移動シリンダ１９を徐々に伸張させる。これによ
り、後部フラップ１３がガイドレール１５との相対関係
を維持したまま、該ガイドレール１５に沿って移動させ
られる。このとき、後部フラップ１３の凸曲面１３ａの
中心Ｏ1は、ガイドレール１５の中心と同一位置に配さ
れているので、ガイドレール１５に沿う移動にあたって
凸曲面１３ａがその法線方向に移動しないように維持さ
れる。つまり、後部フラップ１３の凸曲面１３ａに接触
状態に配された前部フラップ１２の後端部１２ａは、こ
の後部フラップ１３の移動に際しても凸曲面１３ａとの
接触状態を維持して一連の排気ノズル１０を構成し続け
ることになる。
は、前記移動機構１４を作動させて、図２に示すように
可動フラップ１１を構成する。すなわち、移動機構１４
におけるエジェクタシリンダ１８を収縮状態に維持し
て、移動シリンダ１９を徐々に伸張させる。これによ
り、後部フラップ１３がガイドレール１５との相対関係
を維持したまま、該ガイドレール１５に沿って移動させ
られる。このとき、後部フラップ１３の凸曲面１３ａの
中心Ｏ1は、ガイドレール１５の中心と同一位置に配さ
れているので、ガイドレール１５に沿う移動にあたって
凸曲面１３ａがその法線方向に移動しないように維持さ
れる。つまり、後部フラップ１３の凸曲面１３ａに接触
状態に配された前部フラップ１２の後端部１２ａは、こ
の後部フラップ１３の移動に際しても凸曲面１３ａとの
接触状態を維持して一連の排気ノズル１０を構成し続け
ることになる。
【００２２】そして、後部フラップ１３がこのように移
動させられた場合であると、該後部フラップ１３の後縁
１３ｃが、後方に移動させられるとともに前記ガイドレ
ール１５の中心Ｏ1回りに回転させられることになり、
排気ノズル１０後縁１０ａにおける流路面積Ａ1が拡大
して該後縁１０ａに形成されていた排気ノズル１０のス
ロート部１０ｂがその前方に位置する凸曲面１３ａの位
置に移動する。この状態で、後部フラップ１３が、さら
に移動させられた場合であっても、上述したように凸曲
面１３ａがその法線方向に移動しないので、スロート部
１０ｂの流路面積Ａ2が一定値に維持される。これによ
り、ノズル開口比ηが増大され、高超音速度での機体の
航行における最適な推力効率が実現されることになる。
また、航行速度の変化に応じて、後部フラップ１３が適
宜移動され、推力効率が常に最適な値に維持されること
になる。
動させられた場合であると、該後部フラップ１３の後縁
１３ｃが、後方に移動させられるとともに前記ガイドレ
ール１５の中心Ｏ1回りに回転させられることになり、
排気ノズル１０後縁１０ａにおける流路面積Ａ1が拡大
して該後縁１０ａに形成されていた排気ノズル１０のス
ロート部１０ｂがその前方に位置する凸曲面１３ａの位
置に移動する。この状態で、後部フラップ１３が、さら
に移動させられた場合であっても、上述したように凸曲
面１３ａがその法線方向に移動しないので、スロート部
１０ｂの流路面積Ａ2が一定値に維持される。これによ
り、ノズル開口比ηが増大され、高超音速度での機体の
航行における最適な推力効率が実現されることになる。
また、航行速度の変化に応じて、後部フラップ１３が適
宜移動され、推力効率が常に最適な値に維持されること
になる。
【００２３】このように、本実施例の排気ノズル１０に
おいては、後部フラップ１３の移動経路を決定するガイ
ドレール１５が排気ノズル１０に対して遠方に位置する
中心Ｏ1を有しているため、該ガイドレール１５に沿っ
て後部フラップ１３が移動させられることによって、そ
の後縁１３ｃにおける流路面積Ａ1が拡大される際に、
該後縁１３ｃの位置が後方に移動することになる。この
場合にあって、後部フラップ１３の凸曲面１３ａはガイ
ドレール１５の中心Ｏ1と同一位置に配される中心Ｏ1を
有しているので、スロート部１０ｂの位置は、同一位置
に固定される。その結果、スロート部１０ｂから後部フ
ラップ１３の後縁１３ｃまでの距離寸法を大きく構成す
ることができ、同一ノズル開口比ηを実現するための従
来の排気ノズル１と比較して後部フラップ１３によって
形成される排気ノズル１０内面の傾斜角度が低減される
ことになる。
おいては、後部フラップ１３の移動経路を決定するガイ
ドレール１５が排気ノズル１０に対して遠方に位置する
中心Ｏ1を有しているため、該ガイドレール１５に沿っ
て後部フラップ１３が移動させられることによって、そ
の後縁１３ｃにおける流路面積Ａ1が拡大される際に、
該後縁１３ｃの位置が後方に移動することになる。この
場合にあって、後部フラップ１３の凸曲面１３ａはガイ
ドレール１５の中心Ｏ1と同一位置に配される中心Ｏ1を
有しているので、スロート部１０ｂの位置は、同一位置
に固定される。その結果、スロート部１０ｂから後部フ
ラップ１３の後縁１３ｃまでの距離寸法を大きく構成す
ることができ、同一ノズル開口比ηを実現するための従
来の排気ノズル１と比較して後部フラップ１３によって
形成される排気ノズル１０内面の傾斜角度が低減される
ことになる。
【００２４】したがって、本実施例の排気ノズル１０に
よると、ノズル開口比ηを最適な値に設定したときに、
スロート部１０ｂの後方に位置する排気ノズル１０内面
の傾斜角度を小さくすることができるので、排出される
燃焼ガスＧの広がりを低減して、該燃焼ガスＧの指向性
を向上し、推力の向上を図ることができる。
よると、ノズル開口比ηを最適な値に設定したときに、
スロート部１０ｂの後方に位置する排気ノズル１０内面
の傾斜角度を小さくすることができるので、排出される
燃焼ガスＧの広がりを低減して、該燃焼ガスＧの指向性
を向上し、推力の向上を図ることができる。
【００２５】また、本実施例の排気ノズル１０にあって
は、機体の離着陸時に、移動機構１４のエジェクタシリ
ンダ１８を伸張させることにより、後部フラップ１３を
排気ノズル１０に交差する方向に移動させることがで
き、これによって、前部フラップ１２と後部フラップ１
３とを図３に示すように離間させ、その間隙を通して排
気ノズル１０内に外部空気を流通させる、いわゆるエジ
ェクタ形態を実現することができる。これにより、推力
を維持したまま、排気速度を低下させることができ、離
着陸時における騒音防止等を図ることが可能となる。
は、機体の離着陸時に、移動機構１４のエジェクタシリ
ンダ１８を伸張させることにより、後部フラップ１３を
排気ノズル１０に交差する方向に移動させることがで
き、これによって、前部フラップ１２と後部フラップ１
３とを図３に示すように離間させ、その間隙を通して排
気ノズル１０内に外部空気を流通させる、いわゆるエジ
ェクタ形態を実現することができる。これにより、推力
を維持したまま、排気速度を低下させることができ、離
着陸時における騒音防止等を図ることが可能となる。
【００２６】〈他の実施態様〉なお、本発明に係るジェ
ットエンジンの排気ノズル１０にあっては、以下の技術
を採用することができる。 後部フラップ１３の凸曲面１３ａを円周面とした
が、これに代えて、排気ノズル１０の長手方向に沿って
曲率の変化する任意の凸曲面とすること。 凸曲面１０の半径を後部フラップ１３の全長と同程
度としたが、これに代えて、任意の半径寸法を有する円
周面に形成すること。 後部フラップ１３がエジェクタシリンダ１８および
移動シリンダ１９を具備する移動機構１４によって作動
させられることとしたが、これに代えて、他の任意のア
クチュエータを有する移動機構を採用すること。 前部フラップ１２を機体に固定し、後部フラップ１
３をエジェクタシリンダ１８によって前部フラップ１２
から離間させることとしたが、これに代えて、前部フラ
ップ１２を揺動可能に支持して、後部フラップ１３から
離間させること。
ットエンジンの排気ノズル１０にあっては、以下の技術
を採用することができる。 後部フラップ１３の凸曲面１３ａを円周面とした
が、これに代えて、排気ノズル１０の長手方向に沿って
曲率の変化する任意の凸曲面とすること。 凸曲面１０の半径を後部フラップ１３の全長と同程
度としたが、これに代えて、任意の半径寸法を有する円
周面に形成すること。 後部フラップ１３がエジェクタシリンダ１８および
移動シリンダ１９を具備する移動機構１４によって作動
させられることとしたが、これに代えて、他の任意のア
クチュエータを有する移動機構を採用すること。 前部フラップ１２を機体に固定し、後部フラップ１
３をエジェクタシリンダ１８によって前部フラップ１２
から離間させることとしたが、これに代えて、前部フラ
ップ１２を揺動可能に支持して、後部フラップ１３から
離間させること。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るジェ
ットエンジンの排気ノズルは、一対の固定壁と、一対の
可動フラップとにより矩形断面を有するダクト状に形成
されてなり、可動フラップが、曲率半径の大なる凸曲面
を有する後部フラップと、その凸曲面に重畳状態に配さ
れる前部フラップと、該前部フラップを後部フラップか
ら離間させる離間手段と、後部フラップを凸曲面に沿う
方向に変位させる後部フラップ移動手段とを具備してお
り、後部フラップ移動手段が、固定壁に取り付けられる
ガイドレールと、該ガイドレールに配置されるスライダ
と、該スライダと後部フラップとを連結するリンク機構
と、後部フラップに排気ノズルの長手方向に移動させる
力を付与する移動シリンダとを有する構成であるため、
以下の効果を奏する。 後部フラップをその凸曲面に
沿う方向に移動することにより、後部フラップの後縁位
置を排気ノズルの長手方向に移動しつつ該後縁における
流路面積を拡大するので、該排気ノズルから排出される
燃焼ガスの指向性を向上して、推力効率を向上すること
ができる。 可動フラップを移動可能な後部フラップ
とそれに重畳状態に配される前部フラップとにより構成
したので、排気ノズル内に従来のような関節部を配置す
ることがなく、燃焼ガスの熱による可動フラップの健全
性の低下を防止することができる。 離間手段によっ
て前部フラップと後部フラップとを離間することにより
エジェクタ形態を実現することができ、外部空気の導入
により排気速度を低下させて、離着陸時における騒音防
止効果の向上を図ることができる。 簡素な構成で後
部フラップを凸曲面に沿う方向に変位させることができ
る。
ットエンジンの排気ノズルは、一対の固定壁と、一対の
可動フラップとにより矩形断面を有するダクト状に形成
されてなり、可動フラップが、曲率半径の大なる凸曲面
を有する後部フラップと、その凸曲面に重畳状態に配さ
れる前部フラップと、該前部フラップを後部フラップか
ら離間させる離間手段と、後部フラップを凸曲面に沿う
方向に変位させる後部フラップ移動手段とを具備してお
り、後部フラップ移動手段が、固定壁に取り付けられる
ガイドレールと、該ガイドレールに配置されるスライダ
と、該スライダと後部フラップとを連結するリンク機構
と、後部フラップに排気ノズルの長手方向に移動させる
力を付与する移動シリンダとを有する構成であるため、
以下の効果を奏する。 後部フラップをその凸曲面に
沿う方向に移動することにより、後部フラップの後縁位
置を排気ノズルの長手方向に移動しつつ該後縁における
流路面積を拡大するので、該排気ノズルから排出される
燃焼ガスの指向性を向上して、推力効率を向上すること
ができる。 可動フラップを移動可能な後部フラップ
とそれに重畳状態に配される前部フラップとにより構成
したので、排気ノズル内に従来のような関節部を配置す
ることがなく、燃焼ガスの熱による可動フラップの健全
性の低下を防止することができる。 離間手段によっ
て前部フラップと後部フラップとを離間することにより
エジェクタ形態を実現することができ、外部空気の導入
により排気速度を低下させて、離着陸時における騒音防
止効果の向上を図ることができる。 簡素な構成で後
部フラップを凸曲面に沿う方向に変位させることができ
る。
【図１】本発明に係るジェットエンジンの排気ノズルの
一実施例であって、低超音速度時の可動フラップの状態
を示す縦断面図である。
一実施例であって、低超音速度時の可動フラップの状態
を示す縦断面図である。
【図２】図１の排気ノズルの高超音速度時の可動フラッ
プの状態を示す縦断面図である。
プの状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の排気ノズルのエジェクタ形態における可
動フラップの状態を示す縦断面図である。
動フラップの状態を示す縦断面図である。
【図４】ジェットエンジンの排気ノズルの従来例を示す
模式図である。
模式図である。
２ 固定壁 １０ 排気ノズル １０ａ 後縁 １０ｂ スロート部 １１ 可動フラップ １２ 前部フラップ １２ａ 後端部 １３ 後部フラップ １３ａ 凸曲面 １３ｂ 平面部 １３ｃ 後縁 １４ 移動機構（後部フラップ移動手段） １５ ガイドレール １６ スライダ １７ 連結部材 １８ エジェクタシリンダ（離間手段） １９ 移動シリンダ Ｇ 燃焼ガス Ａ1・Ａ2 流路面積 η ノズル開口比
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02K 1/08 - 1/12 F02K 1/28 F02K 1/36 - 1/38
Claims (1)
- 【請求項１】 間隔を空けて配される一対の固定壁と、
その間に対向状態に配される一対の可動フラップとによ
り矩形断面を有するダクト状に形成されてなり、その内
部に燃焼ガスを流通させるジェットエンジンの排気ノズ
ルであって、前記可動フラップは、燃焼ガスの流通方向
に沿って連設される前部フラップおよび後部フラップを
具備し、該後部フラップは、前部フラップ後部に重畳状
態に接触させられて排気ノズル内面の一部を形成する曲
率半径の大なる凸曲面を有するとともに、該後部フラッ
プに、該後部フラップを前記前部フラップから離間させ
ることによりその間隙から外部空気を流入させる離間手
段と、該後部フラップを前記凸曲面に沿う方向に変位さ
せる後部フラップ移動手段とが配設されており、該後部
フラップ移動手段は、前記固定壁に取り付けられるガイ
ドレールと、該ガイドレールに配置されるスライダと、
該スライダと前記後部フラップとを連結するリンク機構
と、前記後部フラップに排気ノズルの長手方向に移動さ
せる力を付与する移動シリンダとを有することを特徴と
するジェットエンジンの排気ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04332038A JP3074983B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ジェットエンジンの排気ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04332038A JP3074983B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ジェットエンジンの排気ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173770A JPH06173770A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3074983B2 true JP3074983B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=18250448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04332038A Expired - Fee Related JP3074983B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | ジェットエンジンの排気ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074983B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102547447B1 (ko) | 2022-12-01 | 2023-06-28 | 국방과학연구소 | 비행체 흡입구의 배압 조정 장치 및 그것을 구비한 비행체 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6948317B2 (en) * | 2003-10-31 | 2005-09-27 | General Electric Company | Methods and apparatus for flade engine nozzle |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP04332038A patent/JP3074983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102547447B1 (ko) | 2022-12-01 | 2023-06-28 | 국방과학연구소 | 비행체 흡입구의 배압 조정 장치 및 그것을 구비한 비행체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06173770A (ja) | 1994-06-21 |
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