JP3356627B2 - ジェットエンジンテストセル - Google Patents
ジェットエンジンテストセルInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン
テストセルに係り、特に排気ダクトの長さを短縮し、設
置面積を小さくできるジェットエンジンテストセルに関
するものである。
テストセルに係り、特に排気ダクトの長さを短縮し、設
置面積を小さくできるジェットエンジンテストセルに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ジェットエンジンテストセル
は、整備後あるいは新しいジェットエンジンを運転し
て、その性能や機能を計測評価するための試験設備であ
る。ジェットエンジンを運転する場合は、その騒音が問
題となるため、テストセルは、必ず防音設備を設けた建
屋となっている。より具体的には、テストセルは、特開
昭５８−２１８６３３号に開示されるごとく、上流側に
吸気室、下流側に排気室を形成すべく、隔壁により区画
形成されたセル本体と、セル本体の吸気室側に吸気消音
室、吸気消音室の下流側に試験用ジェットエンジンを収
納するエンジン室、エンジン室下流側に排気ダクト、排
気室側に排気消音室、を各々設けた構造となっている。
は、整備後あるいは新しいジェットエンジンを運転し
て、その性能や機能を計測評価するための試験設備であ
る。ジェットエンジンを運転する場合は、その騒音が問
題となるため、テストセルは、必ず防音設備を設けた建
屋となっている。より具体的には、テストセルは、特開
昭５８−２１８６３３号に開示されるごとく、上流側に
吸気室、下流側に排気室を形成すべく、隔壁により区画
形成されたセル本体と、セル本体の吸気室側に吸気消音
室、吸気消音室の下流側に試験用ジェットエンジンを収
納するエンジン室、エンジン室下流側に排気ダクト、排
気室側に排気消音室、を各々設けた構造となっている。
【０００３】このような構造のテストセルにおいて、前
記騒音対策の他に、セル自体の保護と公害防止の観点か
ら、高温のエンジン排気ガスの処理が問題となる。高温
のエンジン排気ガスが希釈（冷却）される前に、直接排
気室の壁面に当たると、壁面自体の損傷を生じる。この
傾向は、高出力エンジンほど大きく、例えば排気ガスの
温度が１８００℃以上あるのに対し、通常のコンクリー
ト壁では２００℃が限界で、これを越えると、コンクリ
ート中の水分が蒸発して脆くなってしまう。
記騒音対策の他に、セル自体の保護と公害防止の観点か
ら、高温のエンジン排気ガスの処理が問題となる。高温
のエンジン排気ガスが希釈（冷却）される前に、直接排
気室の壁面に当たると、壁面自体の損傷を生じる。この
傾向は、高出力エンジンほど大きく、例えば排気ガスの
温度が１８００℃以上あるのに対し、通常のコンクリー
ト壁では２００℃が限界で、これを越えると、コンクリ
ート中の水分が蒸発して脆くなってしまう。
【０００４】このため、従来から高温の排気ガスの処理
の方法としては、水冷式と空冷式の二通りの方法があ
る。水冷式は、排気ダクトや排気室において、排気ガス
に水を噴射して冷却するものであるが、使用冷却水量が
多量になったり、使用冷却水の処理の必要がある等設備
や運転コストが高くつき、不経済になる問題がある。こ
の点、空冷式は、前記特開昭５８−２１８６３３号に開
示される通り、ジェットエンジンの排気ガスの吸引効果
により、自動的に冷却空気を吸気室より吸入でき、この
吸引冷却空気を、排気ダクトにおいて排気ガスに混合す
れば、冷却効果が得られるため、経済的には水冷式より
一段優れた方法である。
の方法としては、水冷式と空冷式の二通りの方法があ
る。水冷式は、排気ダクトや排気室において、排気ガス
に水を噴射して冷却するものであるが、使用冷却水量が
多量になったり、使用冷却水の処理の必要がある等設備
や運転コストが高くつき、不経済になる問題がある。こ
の点、空冷式は、前記特開昭５８−２１８６３３号に開
示される通り、ジェットエンジンの排気ガスの吸引効果
により、自動的に冷却空気を吸気室より吸入でき、この
吸引冷却空気を、排気ダクトにおいて排気ガスに混合す
れば、冷却効果が得られるため、経済的には水冷式より
一段優れた方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この空
冷式は、吸引冷却空気を排気ガスに混合し、排気ガスを
一様な温度とする冷却効果を得るためには、前記混合の
ために、排気ダクトの、十分な長さが必要である。空冷
式の場合、一般的に、排気ダクトは、ダクト直径Ｄとダ
クト長さＬとの比が、Ｌ／Ｄで３０程度を目安として十
分長くとられている。このため、場合によっては、前記
水冷式に比して、設置面積そのものが大きくなり、テス
トセル自体の建設費用が高くなる問題点がある。
冷式は、吸引冷却空気を排気ガスに混合し、排気ガスを
一様な温度とする冷却効果を得るためには、前記混合の
ために、排気ダクトの、十分な長さが必要である。空冷
式の場合、一般的に、排気ダクトは、ダクト直径Ｄとダ
クト長さＬとの比が、Ｌ／Ｄで３０程度を目安として十
分長くとられている。このため、場合によっては、前記
水冷式に比して、設置面積そのものが大きくなり、テス
トセル自体の建設費用が高くなる問題点がある。
【０００６】本発明者らが、本技術分野を調査したとこ
ろでは、前記した排気ダクトの長さを短くする目的で、
空冷式を改善した技術は知見されなかった。これは、従
来、テストセル自体の設置面積が制限されるような事例
が無かったものと推察される。しかしながら、近年ジェ
ットエンジンの大型化やアフターバーナーなどの取り付
けによる高出力化により、テストセル設備も大型化する
傾向にある。これは、前記した通り、エンジンの大型化
や高出力化に伴い、排気ガス温度も、１８００℃を超え
る高温になるため、テストセルの隔壁の耐熱構造を、耐
熱レンガの積層構造として、この高温化に対応させる都
合上、排気ダクトを含む排気系の設備が大型化している
からである。したがって、テストセル設備の設置場所で
ある、空港や工場などの敷地面積との関係から、テスト
セル自体の設置面積が制限されることも出始めている。
ろでは、前記した排気ダクトの長さを短くする目的で、
空冷式を改善した技術は知見されなかった。これは、従
来、テストセル自体の設置面積が制限されるような事例
が無かったものと推察される。しかしながら、近年ジェ
ットエンジンの大型化やアフターバーナーなどの取り付
けによる高出力化により、テストセル設備も大型化する
傾向にある。これは、前記した通り、エンジンの大型化
や高出力化に伴い、排気ガス温度も、１８００℃を超え
る高温になるため、テストセルの隔壁の耐熱構造を、耐
熱レンガの積層構造として、この高温化に対応させる都
合上、排気ダクトを含む排気系の設備が大型化している
からである。したがって、テストセル設備の設置場所で
ある、空港や工場などの敷地面積との関係から、テスト
セル自体の設置面積が制限されることも出始めている。
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑み、排気ガスの
処理を空冷により行っても、排気ダクトの長さを短くで
き、設備自体のコンパクト化が可能なジェットエンジン
テストセルを提供することを目的とするものである。
処理を空冷により行っても、排気ダクトの長さを短くで
き、設備自体のコンパクト化が可能なジェットエンジン
テストセルを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このための、本発明の手
段は、セル本体の上流側に吸気消音部を有する吸気室
を、下流側に排気消音部を有する排気室を各々設けると
ともに、セル本体内の吸気室側から、試験用ジェットエ
ンジンを収納するエンジン室と、排気ダクトとを順次設
けたジェットエンジンテストセルにおいて、排気ダクト
のエンジン室側に、排気ダクトの周縁を遮蔽かつ回転す
る遮蔽板を設けたことである。
段は、セル本体の上流側に吸気消音部を有する吸気室
を、下流側に排気消音部を有する排気室を各々設けると
ともに、セル本体内の吸気室側から、試験用ジェットエ
ンジンを収納するエンジン室と、排気ダクトとを順次設
けたジェットエンジンテストセルにおいて、排気ダクト
のエンジン室側に、排気ダクトの周縁を遮蔽かつ回転す
る遮蔽板を設けたことである。
【０００９】本発明では、排気ダクトが円形の場合に、
より効率的に吸引冷却空気が排気ガスに混合されるよ
う、遮蔽板の形状を、排気ダクト断面を略半円形に遮蔽
するような形状とすることが好ましい。
より効率的に吸引冷却空気が排気ガスに混合されるよ
う、遮蔽板の形状を、排気ダクト断面を略半円形に遮蔽
するような形状とすることが好ましい。
【００１０】また、排気ダクトが楕円形の場合の遮蔽板
の構造として、排気ダクト周縁に沿って、遮蔽板を多数
配列した回転ベルトを設けたものとすることが好まし
い。
の構造として、排気ダクト周縁に沿って、遮蔽板を多数
配列した回転ベルトを設けたものとすることが好まし
い。
【００１１】更に、遮蔽板の駆動手段としては、排気室
内にタービンを設け、排気ガスによりタービンを駆動さ
せ、該タービンの駆動により、前記遮蔽板を回転させる
ことが効率的である。
内にタービンを設け、排気ガスによりタービンを駆動さ
せ、該タービンの駆動により、前記遮蔽板を回転させる
ことが効率的である。
【００１２】本発明においては、排気ダクトのエンジン
室側に、排気ダクト空間の一部を遮蔽し、かつダクト内
周を回転可能な遮蔽板を設けることにより、吸引冷却空
気を排気ガスに、効率良く混合し、排気ガスを一様な温
度とする冷却効果を得ることができる。
室側に、排気ダクト空間の一部を遮蔽し、かつダクト内
周を回転可能な遮蔽板を設けることにより、吸引冷却空
気を排気ガスに、効率良く混合し、排気ガスを一様な温
度とする冷却効果を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体的な実施の
形態を図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１
（ａ）は、本発明のジェットエンジンテストセルの全体
正断面図および図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視、
図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視である。本実施例
のテストセルの基本構造自体は、従来技術の場合と同じ
である。即ち、上流側に吸気室１、下流側に排気室６を
形成すべく、隔壁Ｍにより区画形成されたセル本体Ｑ
と、セル本体の吸気室１側に吸気消音部２、吸気消音室
２の下流側に試験用ジェットエンジン１０を収納するエ
ンジン室３、エンジン室３下流側に排気ダクト４、排気
室６側に排気消音部５、を各々設けた構造となってい
る。
形態を図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１
（ａ）は、本発明のジェットエンジンテストセルの全体
正断面図および図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視、
図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視である。本実施例
のテストセルの基本構造自体は、従来技術の場合と同じ
である。即ち、上流側に吸気室１、下流側に排気室６を
形成すべく、隔壁Ｍにより区画形成されたセル本体Ｑ
と、セル本体の吸気室１側に吸気消音部２、吸気消音室
２の下流側に試験用ジェットエンジン１０を収納するエ
ンジン室３、エンジン室３下流側に排気ダクト４、排気
室６側に排気消音部５、を各々設けた構造となってい
る。
【００１４】本発明の遮蔽板７は、排気ダクト４のエン
ジン室側に設けられ、排気ダクト周縁の一部を遮蔽する
形で、ダクトの周縁方向に回転可能に軸支されている。
図１（ｂ）に示す通り、遮蔽板７は、排気ダクト空間断
面を略半円形に遮蔽するとともに、排気ダクト中心部に
相当する部分を円弧状に切り欠いた形状とされている。
ジン室側に設けられ、排気ダクト周縁の一部を遮蔽する
形で、ダクトの周縁方向に回転可能に軸支されている。
図１（ｂ）に示す通り、遮蔽板７は、排気ダクト空間断
面を略半円形に遮蔽するとともに、排気ダクト中心部に
相当する部分を円弧状に切り欠いた形状とされている。
【００１５】遮蔽板７は、排気室６内に設けられたター
ビン８の駆動により、伝達軸９を介して、回転リング１
１により回転させられる。このタービン８は、排気室６
内を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動回転され
る。通常のエンジンテストの場合、排気室６内を通過す
る排気ガス流は、タービン８を回転させるのに十分なエ
ネルギーを有しており、遮蔽板７を回転させるための特
別の動力は不要である。遮蔽板７の回転を、モーター等
の動力源により行っても良いが、本実施例の方法は、特
別の動力が不要という点で優れており、排気ガス流の大
きなエネルギーを単に放出するのではなく、動力回収す
る点でも優れている。
ビン８の駆動により、伝達軸９を介して、回転リング１
１により回転させられる。このタービン８は、排気室６
内を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動回転され
る。通常のエンジンテストの場合、排気室６内を通過す
る排気ガス流は、タービン８を回転させるのに十分なエ
ネルギーを有しており、遮蔽板７を回転させるための特
別の動力は不要である。遮蔽板７の回転を、モーター等
の動力源により行っても良いが、本実施例の方法は、特
別の動力が不要という点で優れており、排気ガス流の大
きなエネルギーを単に放出するのではなく、動力回収す
る点でも優れている。
【００１６】本発明における遮蔽板は、後述する如く、
排気ダクト周縁側を通過する吸引空気流の流路を遮蔽
し、かつ、吸引空気流をエンジン排気ガス流に向けて偏
向させるために、排気ダクト周縁側を、断続的に遮蔽す
ることが必要である。このため、遮蔽板は排気ダクト周
縁に固定するのではなく、排気ダクト周縁を回転させる
ことが必要となる。また、排気ダクトの中心部を通過す
るエンジン排気ガス流の流路を確保するため、遮蔽板が
排気ダクトの中心部までは延在しないことが必要であ
る。これを実現するための遮蔽板の形状は、前記した通
り、排気ダクト周縁を略半円形に遮蔽するとともに、排
気ダクトの中心部に相当する部分を切り欠いた形状とす
るのが好ましい。
排気ダクト周縁側を通過する吸引空気流の流路を遮蔽
し、かつ、吸引空気流をエンジン排気ガス流に向けて偏
向させるために、排気ダクト周縁側を、断続的に遮蔽す
ることが必要である。このため、遮蔽板は排気ダクト周
縁に固定するのではなく、排気ダクト周縁を回転させる
ことが必要となる。また、排気ダクトの中心部を通過す
るエンジン排気ガス流の流路を確保するため、遮蔽板が
排気ダクトの中心部までは延在しないことが必要であ
る。これを実現するための遮蔽板の形状は、前記した通
り、排気ダクト周縁を略半円形に遮蔽するとともに、排
気ダクトの中心部に相当する部分を切り欠いた形状とす
るのが好ましい。
【００１７】以上の構成において、排気ダクト内の空気
の流れを示す図２を用いて、遮蔽板の機能を説明する。
まず、吸気室１側に吸気消音室２を通って、エンジン室
３内に流入した空気ａは、その一部がジェットエンジン
１０の燃焼用空気として使用された後、排気ガスｂとな
って、排気ダクト４に向かって噴出される。一方、それ
以外の空気ｃは、ジェットエンジン１０の周囲を通っ
て、前記エンジン排気ガスｂとともに排気ダクト４内に
流入する。この時点では、高温のエンジン排気ガスｂと
エンジンの周囲を通った低温の空気ｃとの混合は十分に
なされておらず、排気ダクト中心部の排気ガスｂはかな
りの高温のままである。
の流れを示す図２を用いて、遮蔽板の機能を説明する。
まず、吸気室１側に吸気消音室２を通って、エンジン室
３内に流入した空気ａは、その一部がジェットエンジン
１０の燃焼用空気として使用された後、排気ガスｂとな
って、排気ダクト４に向かって噴出される。一方、それ
以外の空気ｃは、ジェットエンジン１０の周囲を通っ
て、前記エンジン排気ガスｂとともに排気ダクト４内に
流入する。この時点では、高温のエンジン排気ガスｂと
エンジンの周囲を通った低温の空気ｃとの混合は十分に
なされておらず、排気ダクト中心部の排気ガスｂはかな
りの高温のままである。
【００１８】遮蔽板７は、前記の通り、排気ダクト周縁
のみを遮蔽する形状であるので、中心部の高温のエンジ
ン排気ガスｂは、遮蔽板７による干渉や妨害を受けず、
排気ダクトの遮蔽板７設置の箇所（開口部Ｘ）をそのま
ま通過するが、この排気ガスｂの周囲に在って、遮蔽板
７により行く手を遮られる低温の空気ｃは、そのまま排
気ダクト４内に流入できずに、遮蔽板７の開口部Ｘのみ
から排気ダクト内に流入する。この時、中心部を流れる
高温の排気ガスｂは、この遮蔽板７の開口部Ｘのみから
流入する空気ｃ（図２の下側の空気）に押されて、流入
ガスの無い遮蔽板７の裏側Ｙへと偏って流れるようにな
る。
のみを遮蔽する形状であるので、中心部の高温のエンジ
ン排気ガスｂは、遮蔽板７による干渉や妨害を受けず、
排気ダクトの遮蔽板７設置の箇所（開口部Ｘ）をそのま
ま通過するが、この排気ガスｂの周囲に在って、遮蔽板
７により行く手を遮られる低温の空気ｃは、そのまま排
気ダクト４内に流入できずに、遮蔽板７の開口部Ｘのみ
から排気ダクト内に流入する。この時、中心部を流れる
高温の排気ガスｂは、この遮蔽板７の開口部Ｘのみから
流入する空気ｃ（図２の下側の空気）に押されて、流入
ガスの無い遮蔽板７の裏側Ｙへと偏って流れるようにな
る。
【００１９】本発明において、遮蔽板７は常時回転して
いるため、遮蔽板７の回転とともに遮蔽板７の開口部Ｘ
は常に位置を変え、これに伴い、前記高温の排気ガスｂ
の偏り（排気ダクト４内での高温の排気ガスの流れる部
分）も、常にその位置を変えることになる。したがっ
て、高温の排気ガスの流れる部分が、常にその位置を変
えることによって、高温と低温のガスの混合が促進され
るとともに、排気ダクト４内で局所的に長時間高温のガ
スに晒される壁面が無くなる。
いるため、遮蔽板７の回転とともに遮蔽板７の開口部Ｘ
は常に位置を変え、これに伴い、前記高温の排気ガスｂ
の偏り（排気ダクト４内での高温の排気ガスの流れる部
分）も、常にその位置を変えることになる。したがっ
て、高温の排気ガスの流れる部分が、常にその位置を変
えることによって、高温と低温のガスの混合が促進され
るとともに、排気ダクト４内で局所的に長時間高温のガ
スに晒される壁面が無くなる。
【００２０】仮に、遮蔽板７が回転しない場合、偏って
流れる高温の排気ガスの流れは、固定され、高温と低温
のガスの混合は促進されず、したがって、排気ダクト４
内で局所的に長時間高温のガスに晒される壁面部分が同
じとなるから、該壁面の損傷を早め、却って逆効果であ
る。本発明によれば、従来の排気ダクト内における、排
気ガスの単なる乱流拡散に比べ、遮蔽板が回転すること
により、乱流拡散係数が上がり、排気ガス温度の平均化
＝冷却速度ははるかに早い。
流れる高温の排気ガスの流れは、固定され、高温と低温
のガスの混合は促進されず、したがって、排気ダクト４
内で局所的に長時間高温のガスに晒される壁面部分が同
じとなるから、該壁面の損傷を早め、却って逆効果であ
る。本発明によれば、従来の排気ダクト内における、排
気ガスの単なる乱流拡散に比べ、遮蔽板が回転すること
により、乱流拡散係数が上がり、排気ガス温度の平均化
＝冷却速度ははるかに早い。
【００２１】有限体積法（finite volume method）によ
り、排気ダクト内の温度分布をシュミレーションし、本
発明遮蔽板の効果の確認を行った結果を以下に示す。図
３は、有限体積法による排気ダクトの計算格子を示し、
排気ダクト内空間を多数のセル（グリッド）に分割した
様子を示している。前提条件を、排気ダクト４の直径Ｄ
＝５５００〔ｍｍ〕、長さＬ＝４００００〔ｍｍ〕、Ｌ
／Ｄ＝７．２７、エンジン１０の排気ガス温度＝１７０
０℃とし、１／２モデルで計算を行った。なお、図３に
おいて、左側のくびれた部分がエンジン、このエンジン
前方の黒塗り部分が遮蔽板７であり、排気ダクト４の上
半分に、前記図１（ｂ）と同じ略半円形状の遮蔽板を入
れている。
り、排気ダクト内の温度分布をシュミレーションし、本
発明遮蔽板の効果の確認を行った結果を以下に示す。図
３は、有限体積法による排気ダクトの計算格子を示し、
排気ダクト内空間を多数のセル（グリッド）に分割した
様子を示している。前提条件を、排気ダクト４の直径Ｄ
＝５５００〔ｍｍ〕、長さＬ＝４００００〔ｍｍ〕、Ｌ
／Ｄ＝７．２７、エンジン１０の排気ガス温度＝１７０
０℃とし、１／２モデルで計算を行った。なお、図３に
おいて、左側のくびれた部分がエンジン、このエンジン
前方の黒塗り部分が遮蔽板７であり、排気ダクト４の上
半分に、前記図１（ｂ）と同じ略半円形状の遮蔽板を入
れている。
【００２２】まず、図４に、遮蔽板を回転させずに静止
した状態での、排気ダクト４内（長手方向）での排気ガ
スの温度分布を示すが、同図において、左側のくびれた
部分がエンジン１０、このエンジン前方の縦線部分が遮
蔽板７であり、、エンジンから噴出した高温の排気ガス
が冷却空気と混合することにより、排気ダクト内におい
ては、エンジン噴出直後の最大温度１７０３Ｋ（ケルビ
ン）から、最低温度２９１．９Ｋの温度領域まで、ダク
トの下流側ほど温度が下がってきている。同図のＡ〜Ｆ
は、ダクト内の排気ガスの境界温度領域を示し、各々の
温度（Ｋ）は、Ａ：１５０２、Ｂ：１３００、Ｃ：１０
９８、Ｄ：８９６．８、Ｅ：６９５．２、Ｆ：４９３．
５である。遮蔽板７の遮蔽効果により、低温の排気ガス
（排気ダクト４の下半分の最低温度のガス）に比して、
比較的高温の排気ガス部Ｇ（斜線部、４９４〜６９５
Ｋ）が、排気ダクト４の上半分に偏っており、この偏り
も排気ダクトの下流側になるほど顕著になる傾向があ
る。
した状態での、排気ダクト４内（長手方向）での排気ガ
スの温度分布を示すが、同図において、左側のくびれた
部分がエンジン１０、このエンジン前方の縦線部分が遮
蔽板７であり、、エンジンから噴出した高温の排気ガス
が冷却空気と混合することにより、排気ダクト内におい
ては、エンジン噴出直後の最大温度１７０３Ｋ（ケルビ
ン）から、最低温度２９１．９Ｋの温度領域まで、ダク
トの下流側ほど温度が下がってきている。同図のＡ〜Ｆ
は、ダクト内の排気ガスの境界温度領域を示し、各々の
温度（Ｋ）は、Ａ：１５０２、Ｂ：１３００、Ｃ：１０
９８、Ｄ：８９６．８、Ｅ：６９５．２、Ｆ：４９３．
５である。遮蔽板７の遮蔽効果により、低温の排気ガス
（排気ダクト４の下半分の最低温度のガス）に比して、
比較的高温の排気ガス部Ｇ（斜線部、４９４〜６９５
Ｋ）が、排気ダクト４の上半分に偏っており、この偏り
も排気ダクトの下流側になるほど顕著になる傾向があ
る。
【００２３】次に、図５に、遮蔽板を回転させずに静止
した状態での、遮蔽板の直ぐ後の排気ダクト内（径方向
断面）の排気ガス温度分布を示す。同図において、排気
ダクトの中心部（エンジン噴出部）の最大温度１７０３
Ｋから、排気ダクトの周縁部の最低温度２９３．２Ｋの
温度領域まで、エンジン排気口のある中心部ほど、同心
円状に高温となっており、排気ガスは、殆ど冷却されて
いない。同図の、ダクト内の排気ガス境界温度領域を示
すＡ〜Ｆの各々の温度（Ｋ）は、Ａ：１５０２、Ｂ：１
３００、Ｃ：１０９９、Ｄ：８９７．５、Ｅ：６９６．
１、Ｆ：４９４．６である。
した状態での、遮蔽板の直ぐ後の排気ダクト内（径方向
断面）の排気ガス温度分布を示す。同図において、排気
ダクトの中心部（エンジン噴出部）の最大温度１７０３
Ｋから、排気ダクトの周縁部の最低温度２９３．２Ｋの
温度領域まで、エンジン排気口のある中心部ほど、同心
円状に高温となっており、排気ガスは、殆ど冷却されて
いない。同図の、ダクト内の排気ガス境界温度領域を示
すＡ〜Ｆの各々の温度（Ｋ）は、Ａ：１５０２、Ｂ：１
３００、Ｃ：１０９９、Ｄ：８９７．５、Ｅ：６９６．
１、Ｆ：４９４．６である。
【００２４】一方、図６に、遮蔽板を回転させずに静止
した状態での、遮蔽板よりかなり離れた排気ダクト出口
部の温度分布を示す。ここでは、排気ダクトを通過する
中で高温の排気ガスが偏りつつ、低温空気と混合するこ
とにより、排気ガスの最高温度が約５６４Ｋ（２９１
℃）、最低温度が約３００Ｋと、エンジン１０の排気ガ
ス温度１７００Ｋに比して、かなり下がってはいるが、
それでも排気ガスと低温空気との混合はまだ十分とは言
えない。同図の、ダクト内の排気ガス境界温度領域を示
すＡ〜Ｍの各々の温度（Ｋ）は、Ａ：５４４．９、Ｂ：
５２６．１、Ｃ：５０７．４、Ｄ：４８８．６、Ｅ：４
６９．８、Ｆ：４５１．０、Ｇ：４３２．２、Ｈ：４１
３．４、Ｉ：３９４．６、Ｊ：３７５．９、Ｋ：３５
７．１、Ｌ：３３８．３、Ｍ：３１９．５である。
した状態での、遮蔽板よりかなり離れた排気ダクト出口
部の温度分布を示す。ここでは、排気ダクトを通過する
中で高温の排気ガスが偏りつつ、低温空気と混合するこ
とにより、排気ガスの最高温度が約５６４Ｋ（２９１
℃）、最低温度が約３００Ｋと、エンジン１０の排気ガ
ス温度１７００Ｋに比して、かなり下がってはいるが、
それでも排気ガスと低温空気との混合はまだ十分とは言
えない。同図の、ダクト内の排気ガス境界温度領域を示
すＡ〜Ｍの各々の温度（Ｋ）は、Ａ：５４４．９、Ｂ：
５２６．１、Ｃ：５０７．４、Ｄ：４８８．６、Ｅ：４
６９．８、Ｆ：４５１．０、Ｇ：４３２．２、Ｈ：４１
３．４、Ｉ：３９４．６、Ｊ：３７５．９、Ｋ：３５
７．１、Ｌ：３３８．３、Ｍ：３１９．５である。
【００２５】そこで、遮蔽板を回転させた場合の、排気
ダクト出口部での排気ガスの温度分布を計算する。遮蔽
板の回転にしたがい、排気ガスの温度分布も回転するこ
とになるので、排気ダクト空間内の排気ガスの平均温度
は、排気ダクト中の各ポイント（排気ダクト中心からの
距離＝半径が異なるポイント）の温度の経時変化＝各ポ
イントの排気ダクト円周方向の温度分布をとることによ
り求められる。排気ダクト中心から外縁部までの距離
と、排気ガスの平均温度との関係を図７に示すが、同図
より、最高温度が約４５３Ｋ（１８０℃）まで下がって
いることが分かる。この結果より、遮蔽板を設けない従
来技術および遮蔽板を回転させない図６の場合に比し
て、格段に排気ダクト出口での排気ガス温度を下げられ
る。
ダクト出口部での排気ガスの温度分布を計算する。遮蔽
板の回転にしたがい、排気ガスの温度分布も回転するこ
とになるので、排気ダクト空間内の排気ガスの平均温度
は、排気ダクト中の各ポイント（排気ダクト中心からの
距離＝半径が異なるポイント）の温度の経時変化＝各ポ
イントの排気ダクト円周方向の温度分布をとることによ
り求められる。排気ダクト中心から外縁部までの距離
と、排気ガスの平均温度との関係を図７に示すが、同図
より、最高温度が約４５３Ｋ（１８０℃）まで下がって
いることが分かる。この結果より、遮蔽板を設けない従
来技術および遮蔽板を回転させない図６の場合に比し
て、格段に排気ダクト出口での排気ガス温度を下げられ
る。
【００２６】なお、本発明では、この遮蔽板の機能を状
況に応じ、例えばエンジンの出力規模に応じて調節でき
るよう、遮蔽板の面積を可変とすることが好ましい。冷
却空気を吸入しすぎる場合には、遮蔽板の面積を広げ、
排気ダクトの開口部を減らして、吸入量を減らす必要が
ある。エンジン室内の大気圧からの負圧は、エンジンの
性能試験のため厳しく制限されており、このため、過大
な空気の吸入量を防ぐ必要があるからである。具体的な
機構としては、図８に示すように、中心角θの遮蔽板１
０を２枚重ねて、固定枠１１にスライド可能に設ける構
造とする。この構造により、遮蔽部分（２θ）の割合
を、遮蔽板同士を完全に重ね合わせたθから、遮蔽板同
士を最大に広げた２θの範囲で変更することができる。
況に応じ、例えばエンジンの出力規模に応じて調節でき
るよう、遮蔽板の面積を可変とすることが好ましい。冷
却空気を吸入しすぎる場合には、遮蔽板の面積を広げ、
排気ダクトの開口部を減らして、吸入量を減らす必要が
ある。エンジン室内の大気圧からの負圧は、エンジンの
性能試験のため厳しく制限されており、このため、過大
な空気の吸入量を防ぐ必要があるからである。具体的な
機構としては、図８に示すように、中心角θの遮蔽板１
０を２枚重ねて、固定枠１１にスライド可能に設ける構
造とする。この構造により、遮蔽部分（２θ）の割合
を、遮蔽板同士を完全に重ね合わせたθから、遮蔽板同
士を最大に広げた２θの範囲で変更することができる。
【００２７】また、ジェットエンジンセルの排気ダクト
は、真円形のみではなく、断面形状が横幅の広いだ円形
状の場合がある。ジェットエンジンセルが航空機全体を
格納し、エンジンを航空機に搭載したまま試験を行う際
には、双発機等の例のごとく、エンジンは横に並べて設
置してあるので、前記横幅の広いだ円形状の排気ダクト
が必要である。このような場合には、前記した遮蔽板の
円運動構造ではなく、遮蔽板を排気ダクトの断面形状に
合わせた、だ円形状に回転させる必要がある。図９に、
この場合の具体例を示すが、同図（ａ）、（ｂ）におい
て、１２は、排気ダクトの周縁に沿って設けた回転ベル
トであり、内側に向かって、多数のスライド式の遮蔽板
１３を設けている。遮蔽部分の割合は、設ける遮蔽板の
枚数で調節可能である。なお、この例では、遮蔽板１３
は、排気ダクト周縁を複数枚で遮蔽する形状とされ、回
転ベルトの駆動は図１の場合と同じく、排気室６内に設
けられたタービン８の駆動により、伝達軸９を介して、
回転させられる。
は、真円形のみではなく、断面形状が横幅の広いだ円形
状の場合がある。ジェットエンジンセルが航空機全体を
格納し、エンジンを航空機に搭載したまま試験を行う際
には、双発機等の例のごとく、エンジンは横に並べて設
置してあるので、前記横幅の広いだ円形状の排気ダクト
が必要である。このような場合には、前記した遮蔽板の
円運動構造ではなく、遮蔽板を排気ダクトの断面形状に
合わせた、だ円形状に回転させる必要がある。図９に、
この場合の具体例を示すが、同図（ａ）、（ｂ）におい
て、１２は、排気ダクトの周縁に沿って設けた回転ベル
トであり、内側に向かって、多数のスライド式の遮蔽板
１３を設けている。遮蔽部分の割合は、設ける遮蔽板の
枚数で調節可能である。なお、この例では、遮蔽板１３
は、排気ダクト周縁を複数枚で遮蔽する形状とされ、回
転ベルトの駆動は図１の場合と同じく、排気室６内に設
けられたタービン８の駆動により、伝達軸９を介して、
回転させられる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、排
気ガス温度を従来より格段に下げることが可能で、排気
ガスの処理を空冷により行っても、排気ダクトの長さを
短くでき、設備自体のコンパクト化が可能なジェットエ
ンジンテストセルを提供できる等、この分野での工業的
価値は大きい。
気ガス温度を従来より格段に下げることが可能で、排気
ガスの処理を空冷により行っても、排気ダクトの長さを
短くでき、設備自体のコンパクト化が可能なジェットエ
ンジンテストセルを提供できる等、この分野での工業的
価値は大きい。
【図１】本発明の実施例を示す模式図であり、ａはジェ
ットエンジンテストセルの全体正断面を示し、ｂはａの
Ａ−Ａ矢視図、ｃはａのＢ−Ｂ矢視図である。
ットエンジンテストセルの全体正断面を示し、ｂはａの
Ａ−Ａ矢視図、ｃはａのＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】本発明の遮蔽板を設けた排気ダクトの空気の流
れを示す、説明図である。
れを示す、説明図である。
【図３】有限体積法による排気ダクト温度分布シュミレ
ーションのための計算格子を示す、説明図である。
ーションのための計算格子を示す、説明図である。
【図４】排気ダクト長手方向の排気ガスの温度分布を示
す、説明図である。
す、説明図である。
【図５】排気ダクト径方向で、遮蔽板を設けた部分の排
気ガスの温度分布を示す、説明図である。
気ガスの温度分布を示す、説明図である。
【図６】排気ダクト径方向で、出口部分の排気ガスの温
度分布を示す、説明図である。
度分布を示す、説明図である。
【図７】遮蔽板を回転させた場合の、排気ダクト径方向
で、出口部分の平均温度を示す、説明図である。
で、出口部分の平均温度を示す、説明図である。
【図８】本発明の遮蔽板の他の実施態様を示す、説明図
である。
である。
【図９】本発明の遮蔽板の他の実施態様を示し、ａは遮
蔽板の説明図、ｂは図ａのＸ部分の拡大図である。
蔽板の説明図、ｂは図ａのＸ部分の拡大図である。
１ ：吸気室、 ２ ：吸気消音室、 ３ ：エンジン室、 ４ ：排気ダクト、 ５ ：排気消音室、 ６ ：排気室、 ７、１３ ：遮蔽板、 ８ ：タービン、 ９ ：伝達軸、 １０：エンジン、 １１：回転リング、 １２：回転ベルト、 Ｑ ：ジェットエンジンセル本体、 Ｍ ：隔壁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 15/00 B64F 1/26 B64F 5/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 セル本体の上流側に吸気消音部を有する
吸気室を、下流側に排気消音部を有する排気室を各々設
けるとともに、セル本体内の吸気室側から、試験用ジェ
ットエンジンを収納するエンジン室と、排気ダクトとを
順次設けたジェットエンジンテストセルにおいて、排気
ダクトのエンジン室側に、排気ダクトの周縁を遮蔽かつ
回転する遮蔽板を設けたことを特徴とするジェットエン
ジンテストセル。 - 【請求項２】 遮蔽板が、排気ダクト断面を略半円形に
遮蔽する形状である請求項１に記載のジェットエンジン
テストセル。 - 【請求項３】 遮蔽板を、排気ダクト周縁に沿って設け
られた回転ベルトに多数配列した請求項１に記載のジェ
ットエンジンテストセル。 - 【請求項４】 排気室内にタービンを設け、該タービン
の駆動により、前記遮蔽板を回転させる請求項１乃至３
のいずれか１項に記載のジェットエンジンテストセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17496796A JP3356627B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ジェットエンジンテストセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17496796A JP3356627B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ジェットエンジンテストセル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019737A JPH1019737A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3356627B2 true JP3356627B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=15987874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17496796A Expired - Lifetime JP3356627B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ジェットエンジンテストセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356627B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3778546B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2006-05-24 | 川崎重工業株式会社 | 格納型航空機エンジンランナップ設備 |
| ES2498066T3 (es) | 2009-12-16 | 2014-09-24 | MDS Aero Support Corporation | Amortiguador sonoro de turbina para recuperar energía cinética de los gases de escape de un motor de turbina de gas |
| WO2012171105A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | C.E.L. Energy Recuperation Inc. | Aircraft engine test cell comprising an energy recuperation system and method of recuperating energy from the aircraft engine |
| JP6357997B2 (ja) * | 2014-09-12 | 2018-07-18 | 株式会社Ihi | 噴射試験用装置 |
| BE1022512B1 (fr) * | 2014-11-17 | 2016-05-18 | Techspace Aero S.A. | Banc d'essai pour turbomachine axiale avec eolienne verticale |
| CN113865876B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-11-24 | 东南大学 | 一种高温环境中涡轮的检测系统 |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP17496796A patent/JP3356627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1019737A (ja) | 1998-01-23 |
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