JP3219175B2 - Exhaust nozzle for supersonic aircraft - Google Patents

Exhaust nozzle for supersonic aircraft

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JP3219175B2
JP3219175B2 JP00492194A JP492194A JP3219175B2 JP 3219175 B2 JP3219175 B2 JP 3219175B2 JP 00492194 A JP00492194 A JP 00492194A JP 492194 A JP492194 A JP 492194A JP 3219175 B2 JP3219175 B2 JP 3219175B2
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supersonic
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政彦 山本
忠昭 渡邊
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武 柏木
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音速航空機用エンジ
ンに係わり、更に詳しくは、超音速航空機用排気ノズル
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supersonic aircraft engine, and more particularly to a supersonic aircraft exhaust nozzle.

【0002】[0002]

【従来の技術】飛行速度がマッハ1を越える超音速旅客
機( SST:Super Sonic Transporter) では、ジェット
噴流による騒音が従来から問題になっていた。図4
(A)は、フランスで開発されたコンコルド機のエンジ
ン排気ノズルであり、上半分は超音速時、下半分は騒音
低減時を示している。この排気ノズルは、ジェットエン
ジンのアフターバーナ51からの高速ガス流を制御する
1次可変ノズル52と、その高速ガス流に空気を混入し
て後方に噴出する2次可変ノズル53とを備えており、
騒音低減時(離着陸時や亜音速時)には2次可変ノズル
に外気を導入してミキサ54により1次可変ノズルから
の高速ガス流と低速空気とを混合してジェット噴流の速
度を落とし、超音速時には外気の導入を止め、ミキサを
収納してジェット噴流をそのまま噴出するようになって
いた。
2. Description of the Related Art In supersonic passenger aircraft (SST) having a flight speed exceeding Mach 1, noise due to jet jet has conventionally been a problem. FIG.
(A) is an engine exhaust nozzle of a Concorde machine developed in France, where the upper half shows supersonic speed and the lower half shows noise reduction. The exhaust nozzle includes a primary variable nozzle 52 that controls a high-speed gas flow from an after burner 51 of a jet engine, and a secondary variable nozzle 53 that mixes air into the high-speed gas flow and jets backward. ,
At the time of noise reduction (during takeoff / landing or subsonic velocities), outside air is introduced into the secondary variable nozzle, and the high speed gas flow from the primary variable nozzle and the low speed air are mixed by the mixer 54 to reduce the speed of the jet jet, At supersonic speeds, the introduction of outside air was stopped, the mixer was housed, and the jet stream was ejected as it was.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
排気ノズルでは、ミキサ54の性能が低く、騒音を十分
低減できない問題点があった。すなわち、従来の排気ノ
ズルでは、簡単なリンク機構でミキサを格納する必要が
あるため、ミキサの形状及び大きさの制約が厳しく、平
板のような性能の低いミキサしか格納できなかった。
However, in such a conventional exhaust nozzle, there is a problem that the performance of the mixer 54 is low and noise cannot be sufficiently reduced. That is, in the conventional exhaust nozzle, since the mixer needs to be housed by a simple link mechanism, the shape and size of the mixer are severely restricted, and only a mixer having a low performance like a flat plate can be housed.

【0004】一方、亜音速機用ジェットエンジンでは、
図4(B)に示すローブ形ミキサ55を備えた排気ノズ
ルが、従来から知られている。このローブ形ミキサは、
コア流とバイパス流の隔壁56が合流部57で円周方向
に交互に入り込んでおり(この部分をペネトレーション
と呼ぶ)、合流部57で円周方向に交互に位置するコア
流とバイパス流が合流するので、ミキシング効率が高い
特徴がある。しかし、かかるローブ形ミキサ55は、全
体が円環状の固定形態であり、かつ大型のため、超音速
時に格納が不可欠なSSTには適用できなかった。
On the other hand, in a subsonic jet engine,
An exhaust nozzle provided with a lobe-type mixer 55 shown in FIG. 4B is conventionally known. This lobe type mixer is
The partition walls 56 of the core flow and the bypass flow alternately enter in the circumferential direction at the junction 57 (this portion is called penetration), and the core flow and the bypass flow alternately located in the circumferential direction at the junction 57 merge. Therefore, there is a feature that the mixing efficiency is high. However, the lobe-type mixer 55 has an annular fixed form as a whole and is large in size, so that it cannot be applied to an SST in which storage is essential at supersonic speed.

【0005】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ミ
キシング効率が高いローブ形ミキサを格納可能に備えた
超音速航空機用排気ノズルを提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、離陸時の騒音低減形態から亜
音速時を経て超音速巡航形態まで円滑に移行できる超音
速航空機用排気ノズルを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, an object of the present invention is to provide an exhaust nozzle for a supersonic aircraft that is capable of storing a lobe type mixer having high mixing efficiency. It is another object of the present invention to provide a supersonic aircraft exhaust nozzle that can smoothly transition from a noise reduction mode at takeoff to a supersonic cruise mode through subsonic speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コアエ
ンジンの後方に連結され円形から矩形に変化する断面形
状を有するトランジションダクトと、コアエンジンの後
方両側に垂直に延びた側壁と、コアエンジンの上下部に
位置し上流端に設けられた第1水平軸まわりに揺動可能
な一対の第1フラップAと、トランジションダクトの後
方に位置し上流端に設けられた第2水平軸まわりに揺動
可能な一対の第2フラップBと、上流端が第1フラップ
Aの下流端の第3水平軸に枢着され水平に展開した一対
のローブ形ミキサMと、上流端に設けられた第4水平軸
まわりに揺動可能な一対の第3フラップCとを備え、ミ
キサMは第5水平軸を有し、該第5水平軸はリンクを介
して第4水平軸に連結されており、該第4水平軸は側壁
に設けられた下流側に広がったガイドに沿って移動可能
に設けられている、ことを特徴とする超音速輸送機用低
騒音排気ノズルが提供される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a transition duct connected to the rear of a core engine and having a cross-sectional shape varying from circular to rectangular, a side wall extending vertically to both rear sides of the core engine, and a core. A pair of first flaps A, which are provided at the upper and lower portions of the engine and are provided at an upstream end and which can swing around a first horizontal axis, and a pair of first flaps A which are located at the rear of the transition duct and are provided at an upstream end thereof. A pair of swingable second flaps B, a pair of lobe-shaped mixers M which are mounted on the third horizontal axis at the downstream end of the first flap A and which are horizontally deployed, A pair of third flaps C swingable about four horizontal axes, the mixer M has a fifth horizontal axis, and the fifth horizontal axis is connected to the fourth horizontal axis via a link; The fourth horizontal axis is located downstream of the side wall. Are movable along a spread guide, low noise exhaust nozzle for supersonic transport is provided, characterized in that.

【0007】また、本発明の好ましい実施例によれば、
騒音低減状態において、第1フラップAの下流端が第2
フラップBの下流端と接し、第3フラップCがガイドの
最も下流側に移動して、外気流とエンジン流を混合する
ミキサエジェクタの上下壁を構成し、ノズルスロートが
ミキサMの出口で形成されており、次いで、第1フラッ
プAが第2フラップBから離れて外側に回転し、それに
連動してミキサが外部側へ移動し、更に第1フラップA
が移動してノズル外形と一致するところで止り、次い
で、第1フラップAを固定したまま、第3フラップCが
側壁のガイドに沿って上流側に移動し、それに伴い、リ
ンクによりミキサMが更に格納され、次いで、第3フラ
ップCがガイドの上流端で止まり、更に再び第1フラッ
プAが内側に移動を始めて第1フラップAの下流端が第
3フラップCの外側に接するところで止まり、次いで、
第2フラップBによりスロート面積を変化させ、ノズル
圧力比に応じて第3フラップCを回転し、超音速巡航状
態となる。
According to a preferred embodiment of the present invention,
In the noise reduction state, the downstream end of the first flap A
In contact with the downstream end of the flap B, the third flap C moves to the most downstream side of the guide to form upper and lower walls of a mixer ejector that mixes an outside air flow and an engine flow, and a nozzle throat is formed at an outlet of the mixer M. Then, the first flap A rotates outward away from the second flap B, and the mixer moves to the outside in conjunction therewith, and further the first flap A
Moves and stops at the position where it coincides with the nozzle outer shape. Then, while the first flap A is fixed, the third flap C moves upstream along the side wall guide, and the mixer M is further stored by the link. Then, the third flap C stops at the upstream end of the guide, and again the first flap A starts moving inward and stops again when the downstream end of the first flap A contacts the outside of the third flap C,
The throat area is changed by the second flap B, and the third flap C is rotated in accordance with the nozzle pressure ratio, and a supersonic cruising state is established.

【0008】[0008]

【作用】上記本発明の超音速航空機用排気ノズルは、直
線状水平に展開した一対のローブ形ミキサMを備えた2
次元排気ノズルであり、このミキサMは、その上流端が
第1フラップAの下流端に連結され、かつその上に設け
られた第5水平軸とリンクを介して第4水平軸に連結さ
れているので、第1フラップAの回転と第4水平軸の移
動によりミキサMを格納することができる。従って、ミ
キシング効率が高いローブ形ミキサを格納可能に備える
ことができ、騒音低減時に外気を導入し、ミキサにより
コアエンジンの高速ガス流と外気を効率よく混合してジ
ェット噴流の速度を低減し、ジェット噴流の排気速度の
8乗に比例する騒音を低減することができる。また、超
音速巡航時に外気の導入を止め、ミキサを高速ガス流の
外側に格納することにより、各フラップを超音速飛行に
最適な配置とすることができる。
The exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to the present invention has a pair of lobe type mixers M which are linearly and horizontally developed.
The mixer M has an upstream end connected to the downstream end of the first flap A, and is connected to a fourth horizontal axis via a fifth horizontal axis and a link provided thereon. Therefore, the mixer M can be stored by rotating the first flap A and moving the fourth horizontal axis. Therefore, a lobe-type mixer with high mixing efficiency can be provided so as to be retractable, and outside air is introduced when noise is reduced, and the high-speed gas flow of the core engine and the outside air are efficiently mixed by the mixer to reduce the speed of the jet jet, Noise that is proportional to the eighth power of the exhaust speed of the jet can be reduced. Also, by stopping the introduction of outside air during supersonic cruising and storing the mixer outside the high-speed gas flow, each flap can be arranged optimally for supersonic flight.

【0009】また、騒音低減形態において、第1フラッ
プAの下流端が第2フラップBの下流端と接し、第3フ
ラップCがガイドの最も下流側に移動して、外気流とエ
ンジン流を混合するミキサエジェクタの上下壁を構成
し、ノズルスロートがミキサMの出口で形成されてお
り、次いで、第1フラップAの回転と、第3フラップC
の移動により、リンク機構によりミキサMを格納し、更
に再び第1フラップAが内側に移動を始めて第1フラッ
プAの下流端が第3フラップCの外側に接するところで
止まり、第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、ノズル圧力比に応じて第3フラップCを回転し、超
音速巡航状態に移行することができる。これにより、離
陸時の騒音低減形態から亜音速時を経て超音速巡航形態
まで円滑に移行できる。
In the noise reduction mode, the downstream end of the first flap A is in contact with the downstream end of the second flap B, and the third flap C moves to the most downstream side of the guide to mix the external air flow and the engine flow. A nozzle throat is formed at the outlet of the mixer M, and then the rotation of the first flap A and the third flap C
, The mixer M is retracted by the link mechanism, the first flap A starts to move inward again, stops when the downstream end of the first flap A contacts the outside of the third flap C, and the second flap B throats. By changing the area, the third flap C is rotated according to the nozzle pressure ratio, and the state can be shifted to the supersonic cruising state. Thereby, it is possible to smoothly transition from the noise reduction mode at takeoff to the supersonic cruise mode via the subsonic time.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において、共通する部分には
同一の符号を付して使用する。図1は本発明による超音
速航空機用排気ノズルの全体断面図である。この図にお
いて上半分は離陸時の騒音低減形態を、下半分は超音速
巡航形態を示している。騒音低減形態(上半分)では、
外気を導入して高速ガス流に混合しジェット噴流の速度
を低減するようになっており、超音速巡航形態(下半
分)では、外気の導入がなく、ミキサは格納され、各フ
ラップが超音速飛行に最適の配置となっている。以下、
騒音低減形態における排気ノズルをミキサエジェクタノ
ズルと呼ぶ。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is an overall sectional view of an exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to the present invention. In this figure, the upper half shows a noise reduction mode at takeoff, and the lower half shows a supersonic cruising mode. In the noise reduction mode (upper half),
The outside air is introduced and mixed with the high-speed gas flow to reduce the speed of the jet jet. In the supersonic cruise mode (lower half), there is no outside air, the mixer is retracted, and each flap is supersonic It is an optimal arrangement for flight. Less than,
The exhaust nozzle in the noise reduction mode is called a mixer ejector nozzle.

【0011】図1において、本発明の超音速航空機用排
気ノズルは、コアエンジン16の後方に連結され円形か
ら矩形に変化する断面形状を有するトランジションダク
ト18と、コアエンジン16の後方両側に垂直に延びた
側壁20と、コアエンジン16の上下部に位置し上流端
に設けられた第1水平軸1まわりに揺動可能な一対の第
1フラップAと、トランジションダクト18の後方に位
置し上流端に設けられた第2水平軸2まわりに揺動可能
な一対の第2フラップBと、上流端が第1フラップAの
下流端の第3水平軸3に枢着され直線状水平に展開した
一対のローブ形ミキサMと、上流端に設けられた第4水
平軸4まわりに揺動可能な一対の第3フラップCとを備
える。ミキサMは第5水平軸5を有し、第5水平軸5は
リンク24を介して第4水平軸4に連結されており、第
4水平軸4は側壁20に設けられた下流側に広がったガ
イド11に沿って移動可能に設けられている。
Referring to FIG. 1, a supersonic aircraft exhaust nozzle according to the present invention includes a transition duct 18 connected to the rear of a core engine 16 and having a cross-sectional shape that changes from circular to rectangular. An extended side wall 20, a pair of first flaps A located at upper and lower portions of the core engine 16 and provided at an upstream end and capable of swinging around a first horizontal axis 1, and an upstream end located behind the transition duct 18. And a pair of second flaps B that can swing around the second horizontal axis 2 and a pair of upstream ends that are pivotally connected to the third horizontal axis 3 at the downstream end of the first flap A and that are developed linearly and horizontally. And a pair of third flaps C provided at the upstream end and capable of swinging around a fourth horizontal shaft 4. The mixer M has a fifth horizontal axis 5, which is connected to the fourth horizontal axis 4 via a link 24, and which extends to the downstream side provided on the side wall 20. The guide 11 is provided so as to be movable along the guide 11.

【0012】図1において、本発明の装置は推進方向に
対して横方向の断面形状が一定のいわゆる2次元ノズル
である。また、コアエンジン16の最後端は円形である
が、トランジションダクト18の最後端は矩形になって
いる。すなわち、トランジションダクト18は、円形か
ら矩形に断面形状が変化している。トランジションダク
ト形状は直線壁となっているが、曲壁であってもよい。
In FIG. 1, the apparatus of the present invention is a so-called two-dimensional nozzle having a constant cross-sectional shape in a direction transverse to the propulsion direction. The rear end of the core engine 16 is circular, while the rear end of the transition duct 18 is rectangular. That is, the cross-sectional shape of the transition duct 18 has changed from a circle to a rectangle. The transition duct shape is a straight wall, but may be a curved wall.

【0013】第1フラップAは、超音速巡航時(図1で
下半分)に外部フラップ(上流側)として機能し、騒音
低減時(図1で上半分)に外気を導入するエジェクタイ
ンテークランプとして機能する。第1フラップAは、側
壁20に設けられた第1水平軸1まわりにエンジン軸Z
に対して0°〜約40°の角度範囲で回転することがで
きる。この駆動は、他のフラップとは独立したアクチュ
エータにより行われる。
The first flap A functions as an external flap (upstream side) during supersonic cruising (lower half in FIG. 1), and as an ejector intake clamp for introducing outside air during noise reduction (upper half in FIG. 1). Function. The first flap A has an engine axis Z around a first horizontal axis 1 provided on the side wall 20.
Can be rotated in an angle range from 0 ° to about 40 °. This drive is performed by an actuator independent of other flaps.

【0014】ミキサMは、図4(B)に示したローブ形
ミキサ55を直線状水平に展開したものであり、図1で
上下方向に交互に入り込んだペネトレーションを有す
る。これにより、騒音低減時(図1で上半分)に外気を
導入してトランジションダクト18からの高速ガス流に
効率よく混合しジェット噴流の速度を低減することがで
きる。このミキサMは上流端が第1フラップAの下流端
と水平軸3により連結されており、水平軸3まわりに0
°〜360°回転できるようになっている。また、ミキ
サMの上端近傍に設けられた水平軸5とリンク24を介
して、第4水平軸4に連結されている。ミキサMの回転
と移動は第1フラップAのアクチュエータにより第1フ
ラップAの角度変化に連動して行われる。第4水平軸4
は側壁20に設けられたガイド11に沿って独立したア
クチュエータにより平行移動できるようになっている。
The mixer M is obtained by developing the lobe-type mixer 55 shown in FIG. 4B in a linear and horizontal manner, and has a penetration that alternately enters the vertical direction in FIG. Thereby, at the time of noise reduction (upper half in FIG. 1), outside air can be introduced and efficiently mixed with the high-speed gas flow from the transition duct 18 to reduce the speed of the jet jet. The upstream end of the mixer M is connected to the downstream end of the first flap A by a horizontal shaft 3.
It is designed to be able to rotate from 360 ° to 360 °. Further, it is connected to the fourth horizontal shaft 4 via a link 24 and a horizontal shaft 5 provided near the upper end of the mixer M. The rotation and movement of the mixer M are performed by the actuator of the first flap A in conjunction with the change in the angle of the first flap A. 4th horizontal axis 4
Can be translated by an independent actuator along a guide 11 provided on the side wall 20.

【0015】第2フラップBは超音速巡行時にコアエン
ジン16からの高速ガス流を制御するコンバージェント
フラップとして機能する。第2フラップBは、ノズル側
壁20の水平軸2まわりにエンジン軸Zに対して約12
°〜45°の角度範囲で、他のフラップとは独立したア
クチュエータにより回転可能に設けられている。
The second flap B functions as a convergent flap for controlling a high-speed gas flow from the core engine 16 during supersonic cruising. The second flap B is about 12 degrees from the engine axis Z about the horizontal axis 2 of the nozzle side wall 20.
It is rotatably provided by an actuator independent of other flaps in an angle range of ° to 45 °.

【0016】第3フラップCは外部フラップであり、合
わせて超音速巡航時にジェット噴流を制御するダイバー
ジェントフラップとして機能し、騒音低減時に外気を導
入するミキシングダクトとして機能する。第3フラップ
Cは第4水平軸4まわりにエンジンZ軸に対して、0°
〜約17°の角度範囲で、他のフラップと独立なアクチ
ュエータにより回転できるようになっている。
The third flap C is an external flap, and also functions as a divergent flap for controlling the jet flow during supersonic cruising, and also functions as a mixing duct for introducing outside air when reducing noise. The third flap C is at 0 ° around the fourth horizontal axis 4 with respect to the engine Z axis.
It can be rotated by an actuator independent of other flaps in an angle range of about 17 °.

【0017】上述した各フラップA,B,C、ミキサM
は、上下が互いに連動し、常にエンジン軸Zに対して対
称に位置するようになっている。更に、第3フラップC
の通路側と側壁20の通路側には吸音ライナ25が張り
付けられ、反射音を低減するようになっている。また、
各フラップA,B,C、及びミキサMと側壁20との
間、第1フラップAとナセルの間、第2フラップBとト
ランジションダクト、第1フラップAとミキサMの間に
はそれぞれ適当なシール機構が設けられ、ガスのリーク
を最小限に抑えている。また、図1に示すように、超音
速巡航時には第1フラップAの下流端(第3水平軸3)
が、第3フラップCの外面に接するように、互いのアク
チュエータが連動する。
Each of the above-mentioned flaps A, B, C, mixer M
Are vertically interlocked with each other and are always positioned symmetrically with respect to the engine axis Z. Further, the third flap C
A sound-absorbing liner 25 is attached to the side of the passage and the side of the side wall 20 to reduce reflected sound. Also,
Appropriate seals are provided between each of the flaps A, B, and C, between the mixer M and the side wall 20, between the first flap A and the nacelle, between the second flap B and the transition duct, and between the first flap A and the mixer M. A mechanism is provided to minimize gas leakage. Also, as shown in FIG. 1, the downstream end of the first flap A (third horizontal axis 3) during supersonic cruise
However, the actuators are linked to each other so as to contact the outer surface of the third flap C.

【0018】図2及び図3は騒音低減形態から超音速飛
行形態までの過程を示す図である。以下に離陸時の騒音
低減形態からから超音速飛行形態までの、本発明の排気
ノズルの作動を説明する。図2(A)は、騒音低減形態
であり、上述したミキサエジェクタノズルとしての使用
時である。この形態では、第1フラップAは最も角度が
ついた形態で、下流端が第2フラップBの下流端と接し
ている。第3フラップCはガイド11の最も下流側(外
方)に移動しており、外気流とエンジン流を混合するミ
キサエジェクタの上下壁を構成している。この形態で、
ノズルスロートはミキサMの出口で形成される。
FIGS. 2 and 3 are views showing the process from the noise reduction mode to the supersonic flight mode. Hereinafter, the operation of the exhaust nozzle of the present invention from the takeoff noise reduction mode to the supersonic flight mode will be described. FIG. 2A shows a noise reduction mode, which is used when the above-described mixer ejector nozzle is used. In this embodiment, the first flap A is the most angled, and the downstream end is in contact with the downstream end of the second flap B. The third flap C moves to the most downstream side (outward) of the guide 11, and forms upper and lower walls of a mixer ejector that mixes an outside air flow and an engine flow. In this form,
The nozzle throat is formed at the outlet of the mixer M.

【0019】次いで、図2(B)で、まず、第1フラッ
プAが第2フラップBから離れて、外側に回転を始め
る。それに連動してミキサが外部側へ移動する。この時
点では、ノズルスロートはまだミキサMの出口で形成さ
れるが、外気の導入量は低下する。図2(C)では、更
に第1フラップAが移動する。この付近からノズルスロ
ートが第2フラップBによるコンバージェント部に変わ
るため、スロート面積が一定になるように第2フラップ
Bが調整される。更に図2(D)で、第1フラップAが
ノズル外形と一致するところで止る。
Next, in FIG. 2B, first, the first flap A separates from the second flap B and starts rotating outward. In conjunction with this, the mixer moves to the outside. At this point, the nozzle throat is still formed at the outlet of the mixer M, but the amount of outside air introduced decreases. In FIG. 2C, the first flap A further moves. From this vicinity, the nozzle throat changes to a convergent portion by the second flap B, so that the second flap B is adjusted so that the throat area becomes constant. Further, in FIG. 2 (D), the first flap A stops where it coincides with the nozzle outer shape.

【0020】次いで、図3(E)では、第1フラップA
を固定したまま、第3フラップCが側壁のガイド11に
沿って上流側(内方)に移動する。それに伴い、リンク
24によりミキサMが更に格納される。図3(F)で、
第3フラップCがガイド11の上流端で止まる。ミキサ
Mはほとんど第1フラップAと第3フラップCの間に格
納される。更に図3(G)で再び第1フラップAが内側
に移動を始める。次いで図3(H)で、第1フラップA
の下流端(第3水平軸3)が第3フラップCの外側に接
するところで止まる。この後、エンジン負荷に応じて第
2フラップBがスロート面積を変化させ、ノズル圧力比
(NPR)に応じて第3フラップCが回転し、超音速巡
航形態(図1の下半分)となる。
Next, in FIG. 3E, the first flap A
Is fixed, the third flap C moves upstream (inward) along the guide 11 on the side wall. Accordingly, the mixer M is further stored by the link 24. In FIG. 3 (F),
The third flap C stops at the upstream end of the guide 11. The mixer M is stored almost between the first flap A and the third flap C. Further, the first flap A starts moving inward again in FIG. Next, in FIG. 3 (H), the first flap A
Stops when the downstream end (third horizontal shaft 3) of the first contact portion contacts the outside of the third flap C. Thereafter, the second flap B changes the throat area according to the engine load, and the third flap C rotates according to the nozzle pressure ratio (NPR), so that the supersonic cruising mode (the lower half in FIG. 1) is achieved.

【0021】上述したように、本発明の超音速航空機用
排気ノズルは、直線状水平に展開した一対のローブ形ミ
キサMを備えた2次元排気ノズルであり、このミキサM
は、その上流端が第1フラップAの下流端に連結され、
かつその上に設けられた第5水平軸とリンクを介して第
4水平軸に連結されているので、第1フラップAの回転
と第4水平軸の移動によりミキサMを格納することがで
きる。従って、ミキシング効率が高いローブ形ミキサを
格納可能に備えることができ、騒音低減時に外気を導入
し、ミキサによりコアエンジンの高速ガス流と外気を効
率よく混合してジェット噴流の速度を低減し、ジェット
噴流の排気速度の8乗に比例する騒音を低減することが
できる。また、超音速巡航時に外気の導入を止め、ミキ
サを高速ガス流の外側に格納することにより、各フラッ
プを超音速飛行に最適な配置とすることができる。
As described above, the exhaust nozzle for a supersonic aircraft of the present invention is a two-dimensional exhaust nozzle provided with a pair of lobe-shaped mixers M which are linearly and horizontally developed.
Has its upstream end connected to the downstream end of the first flap A,
Further, since the fifth horizontal axis provided thereon is connected to the fourth horizontal axis via a link, the mixer M can be stored by rotating the first flap A and moving the fourth horizontal axis. Therefore, a lobe-type mixer with high mixing efficiency can be provided so as to be retractable, and outside air is introduced when noise is reduced, and the high-speed gas flow of the core engine and the outside air are efficiently mixed by the mixer to reduce the speed of the jet jet, Noise that is proportional to the eighth power of the exhaust speed of the jet can be reduced. Also, by stopping the introduction of outside air during supersonic cruising and storing the mixer outside the high-speed gas flow, each flap can be arranged optimally for supersonic flight.

【0022】また、騒音低減形態において、第1フラッ
プAの下流端が第2フラップBの下流端と接し、第3フ
ラップCがガイドの最も下流側に移動して、外気流とエ
ンジン流を混合するミキサエジェクタの上下壁を構成
し、ノズルスロートがミキサMの出口で形成されてお
り、次いで、第1フラップAの回転と、第3フラップC
の移動により、リンク機構によりミキサMを格納し、更
に再び第1フラップAが内側に移動を始めて第1フラッ
プAの下流端が第3フラップCの外側に接するところで
止まり、第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、ノズル圧力比に応じて第3フラップCを回転し、超
音速巡航形態に移行することができる。これにより、離
陸時の騒音低減形態から亜音速時を経て超音速巡航形態
まで円滑に移行できる。
In the noise reduction mode, the downstream end of the first flap A is in contact with the downstream end of the second flap B, and the third flap C moves to the most downstream side of the guide to mix the external air flow and the engine flow. A nozzle throat is formed at the outlet of the mixer M, and then the rotation of the first flap A and the third flap C
, The mixer M is retracted by the link mechanism, the first flap A starts to move inward again, stops when the downstream end of the first flap A contacts the outside of the third flap C, and the second flap B throats. By changing the area, the third flap C is rotated according to the nozzle pressure ratio, and a transition to a supersonic cruise mode can be made. Thereby, it is possible to smoothly transition from the noise reduction mode at takeoff to the supersonic cruise mode via the subsonic time.

【0023】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で自
由に変更できることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be freely modified without departing from the gist of the present invention.

【0024】[0024]

【発明の効果】上述したように、本発明の超音速輸送機
用低騒音排気ノズルは、ミキシング効率が高いローブ形
ミキサを格納可能に備え、離陸時の騒音低減形態から亜
音速時を経て超音速巡航形態まで円滑に移行できる、優
れた効果を有する。
As described above, the low-noise exhaust nozzle for a supersonic transport according to the present invention is provided with a lobe type mixer having a high mixing efficiency so as to be retractable, and is reduced from a noise reduction form at takeoff to a subsonic speed. It has an excellent effect of smoothly transitioning to a sound speed cruise mode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による超音速航空機用排気ノズルの全体
断面図である。
FIG. 1 is an overall sectional view of an exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to the present invention.

【図2】騒音低減形態から亜音速飛行形態への過程を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a process from a noise reduction mode to a subsonic flight mode.

【図3】図2に引き続き超音速飛行形態までの過程を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a process up to a supersonic flight mode following FIG. 2;

【図4】従来の排気ノズルの模式的構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional exhaust nozzle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 第1フラップ B 第2フラップ C 第3フラップ M ミキサ Z エンジン軸 1〜5 水平軸 11 ガイド 16 コアエンジン 18 トランジションダクト 20 側壁 24 リンク 25 吸音ライナ 51 アフターバーナ 52 1次可変ノズル 53 2次可変ノズル 54 ミキサ 55 ローブ形ミキサ 56 隔壁 57 合流部 A first flap B second flap C third flap M mixer Z engine axis 1-5 horizontal axis 11 guide 16 core engine 18 transition duct 20 side wall 24 link 25 sound absorbing liner 51 afterburner 52 primary variable nozzle 53 secondary variable nozzle 53 54 mixer 55 lobe type mixer 56 partition wall 57 junction

フロントページの続き (72)発明者 柏木 武 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川 島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (56)参考文献 米国特許5154052(US,A) 米国特許3587973(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02K 1/12 F02K 1/08 F02K 1/46 Continuation of front page (72) Inventor Takeshi Kashiwagi 229 Torogaya, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Ishikawa-jima-Harima Heavy Industries, Ltd. Mizuho Plant (56) References US Patent 5,150,052 (US, A) US Patent 3,583,973 (US, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02K 1/12 F02K 1/08 F02K 1/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コアエンジンの後方に連結され円形から
矩形に変化する断面形状を有するトランジションダクト
と、コアエンジンの後方両側に垂直に延びた側壁と、コ
アエンジンの上下部に位置し上流端に設けられた第1水
平軸まわりに揺動可能な一対の第1フラップAと、トラ
ンジションダクトの後方に位置し上流端に設けられた第
2水平軸まわりに揺動可能な一対の第2フラップBと、
上流端が第1フラップAの下流端の第3水平軸に枢着さ
れ直線状水平に展開した一対のローブ形ミキサMと、上
流端に設けられた第4水平軸まわりに揺動可能な一対の
第3フラップCとを備え、 ミキサMは第5水平軸を有し、該第5水平軸はリンクを
介して第4水平軸に連結されており、該第4水平軸は側
壁に設けられた下流側に広がったガイドに沿って移動可
能に設けられている、ことを特徴とする超音速輸送機用
低騒音排気ノズル。
1. A transition duct connected to the rear of a core engine and having a cross-sectional shape that changes from circular to rectangular, a side wall extending perpendicularly to both rear sides of the core engine, and upper and lower portions of an upper and lower portion of the core engine at an upstream end. A pair of first flaps A provided so as to be able to swing around a first horizontal axis, and a pair of second flaps B provided behind the transition duct and provided at an upstream end and swingable around a second horizontal axis. When,
A pair of lobe-shaped mixers M whose upstream ends are pivotally connected to a third horizontal axis at the downstream end of the first flap A and are linearly and horizontally developed, and a pair of lobe-shaped mixers provided at the upstream end and capable of swinging around a fourth horizontal axis. The mixer M has a fifth horizontal axis, the fifth horizontal axis is connected to the fourth horizontal axis via a link, and the fourth horizontal axis is provided on the side wall. A low-noise exhaust nozzle for a supersonic transport, characterized in that the nozzle is movably provided along a guide extending downstream.
【請求項2】 騒音低減状態において、第1フラップA
の下流端が第2フラップBの下流端と接し、第3フラッ
プCがガイドの最も下流側に移動して、外気流とエンジ
ン流を混合するミキサエジェクタの上下壁を構成し、ノ
ズルスロートがミキサMの出口で形成されており、 次いで、第1フラップAが第2フラップBから離れて外
側に回転し、それに連動してミキサが外部側へ移動し、
更に第1フラップAが移動してノズル外形と一致すると
ころで止り、 次いで、第1フラップAを固定したまま、第3フラップ
Cが側壁のガイドに沿って上流側に移動し、それに伴
い、リンクによりミキサMが更に格納され、 次いで、第3フラップCがガイドの上流端で止まり、更
に再び第1フラップAが内側に移動を始めて第1フラッ
プAの下流端が第3フラップCの外側に接するところで
止まり、 次いで、第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、ノズル圧力比に応じて第3フラップCを回転して超
音速巡航状態となる、ことを特徴とする請求項第1項に
記載の超音速輸送機用低騒音排気ノズル。
2. The first flap A in the noise reduction state.
Is in contact with the downstream end of the second flap B, the third flap C moves to the most downstream side of the guide, and forms upper and lower walls of a mixer ejector that mixes the outside air flow and the engine flow, and the nozzle throat is M, and then the first flap A rotates outward away from the second flap B, in conjunction with which the mixer moves outward,
Further, the first flap A moves and stops at a position where the first flap A coincides with the outer shape of the nozzle. Then, while the first flap A is fixed, the third flap C moves upstream along the side wall guide, and accordingly, the link The mixer M is further retracted, and then the third flap C stops at the upstream end of the guide, and again the first flap A starts moving inward, and the downstream end of the first flap A contacts the outside of the third flap C. 2. The supersonic cruise state according to claim 1, wherein the throat area is changed by the second flap B, and the third flap C is rotated in accordance with the nozzle pressure ratio to be in a supersonic cruise state. 3. Low noise exhaust nozzle for sonic transport.
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