JP4788966B2 - ターボファンジェットエンジン - Google Patents
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Description
上記ターボファンジェットエンジンでは、フロントファンとアフトファンという2つのファンがコアエンジンに対し配設され、離陸時にはフロントファンとアフトファンが並列に駆動し、各々の空気取り入れ口から外部空気を取り入れて、空気を後方へ噴出させる。これにより、バイパス比が大きくなり、離陸時のジェット騒音を好適に軽減することが出来るようになる。一方、フロントファンダクト及びアフトファンダクトは回動可能に構成され、超音速巡航時には、フロントファンダクトおよびアフトファンダクトの少なくとも一方が回動し、フロントファンダクトの出口部とアフトファンダクトの入口部の重複部分を最大とすることにより、主にフロントファンダクトの空気取り入れ口から外部空気を取り入れ、フロントファンで圧縮された空気をアフトファンに送り込んで更に圧縮し、これをノズルから噴出することが可能となる。これにより、超音速巡航時には、離陸時と比べて小さなバイパス比で必要な推力を得ること、すなわち比較的小さなエンジン正面面積で超音速巡航時に必要な推力を確保することが可能となり、結果として、エンジン付加抵抗の小さい超音速飛行が実現できるようになる。
上記ターボファンジェットエンジンでは、フロントファンダクト及びアフトファンダクトはそれぞれ別個に空気取り入れ口と別個の出口を有するように構成されているため、フロントファンのみに外部空気を取り込む場合に比べバイパス空気流量が増大しバイパス比が大きくなる。これにより、離陸に必要な推力を発生させる際のジェット排気速度が小さくなり、結果として、ジェット騒音を低く抑えることが可能となる。
上記ターボファンジェットエンジンでは、上記構成とすることにより、フロントファンダクトの空気取り入れ口からのみ外部空気を取り入れ、その空気をフロントファンで圧縮し、その圧縮された空気をアフトファンに送り込んで更に圧縮し、これをノズルから噴出することが出来る。これにより、小さなバイパス比で必要な推力を得ること、すなわち比較的小さなエンジン正面面積で超音速巡航時に必要な推力を確保することが可能となり、結果として、エンジン付加抵抗の小さい超音速飛行が実現できるようになる。
上記ターボファンジェットエンジンでは、上記構成とすることにより、離陸時においてはジェット騒音が低く抑えられ、且つ超音速巡航時においてはエンジン付加抵抗が小さい超音速飛行を好適に実現することが出来るようになる。
上記ターボファンジェットエンジンでは、上記構成とすることにより、当該ターボファンジェットエンジンの一部または全部が航空機の内部に組み込まれている航空機において、航空機全体としての抵抗が小さな超音速飛行を好適に実現することが出来るようになる。
上記ターボファンジェットエンジンでは、上記構成とすることにより、フロントファンダクトの出口部とアフトファンダクトの入口部の重複部分を好適に変化させることが出来る。
先ず離陸時には、フロントファンとアフトファンそれぞれ別個に外部から空気を取り入れて運転することが可能となるので、フロントファンダクトのみから外部空気を取り込む場合と比べて、バイパス空気流量が増大し、バイパス比が大きくなる。これにより、離陸に必要な推力を発生させる際のジェット排気速度が小さくなり、結果として、離陸時におけるジェット騒音を低く抑えることが可能となる。一方、超音速巡航時には、アフトファンダクトの空気取り入れ口をフロントファンダクトの出口に連結し、フロントファンによって圧縮された空気をアフトファンに導入して、さらにアフトファンによって圧縮した後にノズルから噴出する状態に切り替える。これにより、フロントファンとアフトファンがそれぞれ別個に外部から空気を取り入れて運転する離陸時の第1形態に比べてバイパス比が小さくなり、少ない流入空気量で所定の推力を得ることができる。さらに、離陸時の第1形態と比べて、フロントファンダクトとアフトファンダクトが連結している超音速巡航時の第2形態では、比較的小さなエンジン正面面積で超音速巡航時に必要な推力を確保することが可能となり、結果として、離陸時にバイパス比を大きくしたことによる、超音速巡航時のエンジン付加抵抗の増加を抑えることが可能となる。
また、本発明のターボファンジェットエンジンの一部または全部が航空機の内部に組み込まれている航空機においては,該航空機の全体を正面から見た場合、前記第1形態より前記第2形態の方が、投影面積が小さくなるように構成することにより、超音速飛行時の航空機全体としての抵抗を小さくすることが出来るようになる。
このターボファンジェットエンジン100は、取り込んだ空気流の一部をコアエンジン20に導入すると共に残りの空気流を圧縮しながら後方へバイパスするフロントファン10と、フロントファン10を内部に収納するフロントファンダクト40と、圧縮機21、燃焼器22、タービン23および排気ノズル24から成るコアエンジン20と、取り込んだ空気流を圧縮しながら後方へ噴出するアフトファン30と、アフトファン30を内部に収納し回転可能なアフトファンダクト50とを具備して構成されている。
このターボファンジェットエンジン100は、図4に示すように翼の内部に埋め込まれている。図4の(a)は離着陸時のフロントファンダクト40およびアフトファンダクト50の形態を示し、同(b)は超音速巡航時の同形態を示している。なお、本実施例では、このターボファンジェットエンジン100は、翼の内部に埋め込まれた形態であるが、これに限らずパイロンや胴体等の航空機を構成する部位に埋め込まれた形態、もしくは、簡易に、機体の上部又は下部に取り付けられた形態でもよい。
図3に示すようにフロントファンダクト40の入口部は円形、出口部は長方形、アフトファンダクト50の入口部は長方形、出口部は円形とする。離陸時には、図3の(a)に示す通り、フロントファンダクト40とアフトファンダクト50が別々に空気を取り込む高バイパス比形態を取る。一方、超音速巡航時には、同(b)に示す通り、フロントファンダクト40の出口をアフトファンダクト50の入り口に連結して、フロントファンダクト40のみから空気を取り込んでフロントファン10とアフトファン30の両方で空気を圧縮する低バイパス比形態を取る。同(a)と同(b)を比較すると分かる通り、離陸時よりも超音速巡航時の方が、エンジンを正面から見た面積が小さくなるように設定する。図4には、当該エンジンを翼の中に組み込んだ状態を示す。フロントファンダクト40の空気取り入れ口が翼と重なって、航空機全体の正面面積が小さくなるように設定している。
離陸時には、フロントファン10とアフトファン30はそれぞれ別個に外部から空気を取り入れて運転することが可能となるので、フロントファン10のみから外部空気を取り込む場合と比べて、バイパス空気流量が増大し、バイパス比が大きくなる。これにより、離陸に必要な推力を発生させる際のジェット排気速度が小さくなり、結果として、ジェット騒音を低く抑えることが可能となる。一方、超音速巡航時には、アフトファンダクト50の空気取り入れ口をフロントファンダクト40の出口に連結し、フロントファン10によって圧縮された空気をアフトファン30に導入して、さらにアフトファン30によって圧縮した後にノズルから噴出する状態に切り替える。これにより、離陸時の状態に比べてバイパス比が小さくなり、少ない流入空気量で所定の推力を得ることができる。さらに、離陸時の状態と比べて、アフトファンダクト50の空気取り入れ口とフロントファンダクトの出口とが連結している状態では、エンジン正面面積が小さくなるように、アフトファンダクト50の空気取り入れ口及び切替機構を設計することにより、離陸時にバイパス比を大きくしたことによる、超音速巡航時のエンジン付加抵抗の増加を抑えることが可能となる。
20 コアエンジン
21 圧縮機
22 燃焼器
23 タービン
24 排気ノズル
30 アフトファン
40 フロントファンダクト
50 アフトファンダクト
100 ターボファンジェットエンジン
Claims (6)
- 燃焼ガスを後方に噴出することにより推進力を発生するコアエンジンと、空気流を圧縮しながら後方に噴出することにより推進力を発生すると共に前記コアエンジンの排気流の騒音を抑制するファンとを具備したターボファンジェットエンジンであって、前記ファンは、前記コアエンジンの圧縮機の近傍又は上流に配設されたフロントファン及びそれを収容するフロントファンダクト並びに同タービンの近傍又は下流に配設されたアフトファン及びそれを収容するアフトファンダクトとから成り、該フロントファンダクトおよび該アフトファンダクトの少なくとも一方は回動可能に構成され、且つ該フロントファンダクトの出口部および該アフトファンダクトの入口部の重複部分が前記回動に応じて変化し前記ファンのバイパス比を可変にすることを特徴とするターボファンジェットエンジン。
- 前記フロントファンダクトおよび前記アフトファンダクトは、前記重複が最小の時に、各々別個の空気取り入れ口と同出口を有するように構成されている請求項1に記載のターボファンジェットエンジン。
- 前記フロントファンダクトおよび前記アフトファンダクトは、前記重複が最大の時に、該アフトファンダクトの入口部を前記フロントファンダクトの出口部に連結することにより、前記フロントファンによって圧縮された空気を前記アフトファンに導入し、その圧縮空気を該アフトファンによって更に圧縮して後方へ噴出するように構成されている請求項1に記載のターボファンジェットエンジン。
- 前記フロントファンと前記アフトファンは各々別個に外部空気を取り入れて運転する第1形態と、前記フロントファンによって圧縮された空気を前記アフトファンに導入し、その圧縮空気を前記アフトファンによって更に圧縮して後方へ噴出する第2形態とを航空機の運航時において切り替え可能に構成されている請求項1から3の何れかに記載のターボファンジェットエンジン。
- その一部または全部が航空機の内部に組み込まれ、該航空機の全体を正面から見た場合、前記第1形態より前記第2形態の方が、投影面積が小さくなるように構成されている請求項4に記載のターボファンジェットエンジン。
- 前記フロントファンダクトの出口部の形状と、前記アフトファンダクトの入口部の形状とは位相を異にする同一または異の形状を成し、一方の又は双方の位相を変化させることにより前記第1形態と前記第2形態とを切り換え可能に構成されている請求項4又は5に記載のタ一ボファンジェットエンジン。
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