JP5396678B2 - 航空機のナセルを外囲装着する装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気進入現象を制限するために航空機のナセルを外囲装着する装置に関する。

航空機の推進装置にはナセルが備えられ、このナセルの内部には、航空機のそれ以外の部分とパイロンを介して接続する動力装置がほぼ同心となるように配置されている。

ナセルは、ダクトと前方の吸気口との境界を定める内壁と、動力装置を通過して燃焼に加担する吸気流の第１の部分（第１の流束と呼ぶ）と、送風機によって駆動される空気流で、ナセルの内壁と動力装置の外壁とが境界線となる環状ダクトに流れる空気流の第２の部分（第２の流束と呼ぶ）とを有する。

また、ナセルは、断面がほぼ円筒状で吸気口から後方の出口まで伸びて複数の素子が並列することによって構成される外壁と、前方に概ね強硬な吸気口とを有し、この吸気口はナセルのカウル（カウリングともいう）に続いている。

吸気口は、空力学的な空気流によって発生する力や潜在的な衝撃に耐え得るように湾曲した形状で、多数の補強材が用いられているため、強硬にできている。

カウリングは、ナセルの内部に設置された動力装置にアクセスできるように可動式になっている。このカウリングは、開閉運動の種類に応じてさまざまな方法でナセル以外の部分と連結し、パイロンの固定部付近にあるナセルの上部からナセルの下部まで伸び、半円筒形状をしている。

カウリングには一般に、内表面に緊張線のある鋼板が備えられ、相対的な剛性が得られるようになっている。カウリングの滑らかな外表面は、カウリングが閉鎖位置にあるときは常にその他の素子（特に吸気口）の外表面と同一線上にくるようになっている。

カウリングの縁付近には、カウリングを閉鎖位置に保つためのロック手段が設けられている。

さらに、カウリングによって閉塞される開口部のフレームは、周縁部に接触面を有し、カウリングがこの接触面を押圧することによってカウリングの外表面が常に吸気口の外表面と同一線上にくるようになる。

場合によっては、フレームの接触面には、圧縮可能な接合部品などの変形可能な素子を備えてもよい。

相対的剛性を考慮すると、飛行中にカウリングが変形する可能性があるため、空気は吸気口との接合部周辺でカウリングの下からナセル内部に進入する可能性がある。この空気進入と呼ぶ現象により、航空機の空力学的性能が低下し、特に飛行機雲が増加し、燃費が悪くなってしまう。

この現象を制限するための対策が、カウリング付近に設ける緊張線の数を増加することである。しかしながら、この対策では、緊張線の追加により積載質量が増大して航空機の燃料消費量が増加することには変わりがないため、望ましい結果に反する結果となる。

また、本発明は、空気進入現象を制限することを標的とする一方で、積載質量が顕著に増大することのない装置を提供して、先行技術の不都合を緩和することを目的としている。

このために、本発明は、上方でパイロンに固定される部分（パイロンフェアリングと呼ぶ）、および補強装置を有して湾曲した輪郭を持つ少なくとも１つのカウルに続く吸気口を有する航空機のナセルであって、補強装置が前記カウルの上流側の縁付近に設置され、
− ２つの離れた固定箇所の間にある前記カウルの湾曲した輪郭に沿う１つの可撓性素子と、
− カウルと結合する回転軸の周りを回転する掛け金を有し、掛け金の端部がカウルの上流側の縁の内表面を押圧する状態であるロック位置と、掛け金の端部が縁から離れる状態であるもうひとつのアンロック位置とを形成し、この掛け金がロック位置ではカウルがナセルの外側へ向かって半径方向に動くのを抑制して空気進入現象を防止する安全指標を少なくとも１つと、
− ２つの固定箇所の間にある可撓性素子を緊張させ、掛け金が回転してロック位置になるように制御する手段
とを有することを特徴とする航空機のナセルを目的とする。

その他の特徴および利点は、添付の図を参照し、例としてのみ挙げた本発明の以下の説明から明らかとなる。以下、図面を説明する。

ナセルの前方を示す斜視図である。 本発明によるナセルを外囲装着する装置の概略斜視図である。 本発明の装置を側面から見た概略図である。 本発明の装置の図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の装置の図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 ナセルを外囲装着する装置の上方の固定箇所を示す斜視図である。 ナセルを外囲装着する装置の下方の固定箇所を示す斜視図である。 ナセルを外囲装着する装置の誘導手段の実施形態を示す斜視図である。 ナセルを外囲装着する装置が制御する指標手段をナセル内部から見た側面図である。

図１には、パイロンを介して航空機のナセル以外の部分と結合する航空機のナセルを符号１０で示した。

本出願は特に、ナセルの外表面に焦点を当てている。また、当業者に周知の内部は詳細には説明しない。

ナセル１０は一般に、ほぼ円筒状の横断面を有する。ナセルの外表面は前方に吸気口１２を有し、その隣には、パイロンと結合する部分で特にパイロンの周辺で上部にある少なくとも１つの部分１４（パイロンフェアリングという）と、少なくとも１つの可動部１６とを備えている。

吸気口は、前方にほぼ円形を描くリップ１８を有し、このリップはナセルの長手方向軸とほぼ垂直な面（垂直ではない面でもよい）にあり、リップのうち１２時の位置にある部分がわずかに前方に出ている。ただし、ほかの形状をした吸気口を考案してもよい。

吸気口１２は、特に飛行中、空力学的な空気流によって発生する力や潜在的な衝撃に耐え得るように湾曲した形状で、多数の補強材が用いられているため、強硬にできている。

吸気口１２は当業者には周知のものであるため詳細な説明はしない。

パイロンフェアリングとも呼ばれる固定上方部１４は、ナセルとパイロンの接合部付近に飛行機雲が発生するのを制限するのに適応した形状をしている。この固定上方部は当業者には周知のものであるため詳細な説明はしない。

ナセルは、飛行中の空力荷重を受けてパイロンに対してわずかに動き、パイロンフェアリングに対しても動き、特にナセルの長手方向軸に沿って動く。

そのため、ナセルの外表面は、複数の素子が並列する外表面で構成される。

カウルまたはカウリングとも呼ばれる可動部１６によって、ナセルの内部にアクセスし、特に動力装置のメンテナンスを行うための開口部ができるようになっている。

図２および図３に示す構図では、ナセルは中央垂直面を中心にほぼ左右対称となるように配置されるカウル１６を２つ有し、このカウルはナセルの前方の吸気口１２から伸び、上方部にある固定部１４から伸びて下方部で合流し、場合によっては後方で１つまたは複数の固定部と隣接することもある（図示せず、詳細説明なし）。

ただし、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、多くの変形例も範囲内である。したがって、ナセルはカウル１６を１つのみ有してもよい。

本発明では１のカウルを適用して説明する。

カウルは連結手段を有し、この連結手段が開口部２０を閉鎖してカウルの外表面がナセルを形成するほかの素子と同じ高さになる閉鎖位置に相当する第１の状態と、カウルが開口部２０を少なくとも部分的に解放する開口位置に相当するもうひとつの状態とを操作する。

連結手段ならびにカウルを動かすことができる操縦手段は、当業者には周知のものであるため詳細には説明しない。

さらに、カウルは、カウルを閉鎖位置に保持することができるロック手段２４を有する。下方部で隣接する２つのカウルがあることにより、ロック手段はカウルの下方の縁に配置することが好ましく、連結手段は上方の縁近辺に配置する。このロック手段は、同じく当業者には周知のものであるため詳細には説明しない。

図４および図５に示すように、開口部２０の境界は周縁であり、周縁部の一部２６は矢印２８で示す空力流の流れる方向からみてカウル１６の上流にある。

図に示す例では、カウル１６の上流にある開口部の縁２６は吸気口１２の後方縁と一致する。しかし、この開口部の縁は別の固定素子または可動式素子の領域にあってもよい。

開口部の周縁は、ナセルの内側にずれて位置する支持面３０を有し、この支持面を閉鎖位置にあるカウル１６が押圧し、このカウルがナセルの内部に入り過ぎないようにするとともに、カウルの外表面がナセルの外表面と同一線上にくるようにする。

一実施形態によれば、この支持面３０はＴ字部３２の一方の分枝の上面と一致し、もう一方の分枝の上面は開口部の周縁で吸気口の壁の内表面に固定されている。

さらに、圧縮可能な接合材などの可撓性素子を支持面３０の近辺に取り付けて気密性を確保することもできる。

カウル１６は、空力流２８と交わるように広がる縁３４を有し、この縁が空気流の流れる方向からみてカウルの上流に位置し、開口部の縁２６の隣に位置して空力流の乱れを制限する。

カウル１６は、たとえば鋼板などの緊張線（図示せず）で補強された壁３６を有する。この壁３６は、横断面に沿った湾曲する断面を有し、この断面はナセルの円形状の輪郭と一致するものである。

空気進入現象を制限するため、カウル１６は上流の縁３４の近辺に、特に飛行中に、好ましくは零下の温度で収縮作用の負荷がかかっても収縮しない可撓性素子３８を有する補強装置と、可撓性素子３８がカウルの湾曲した輪郭に沿うようにする誘導手段４０とを有し、可撓性素子３８は、カウルの湾曲した輪郭の第１の端部の近辺に第１の固定箇所と、カウルの湾曲した輪郭の第２の端部の近辺に第２の固定箇所４４とを有し、２つの固定箇所４２と４４との間は緊張した状態にある。

この方法によって、積載質量を大幅に増大させることなくカウルの剛性を向上させ、空気進入現象の発生を制限することができるとともに、飛行機雲の弊害を軽減することができる。ナセルの内部に位置するこの装置によって、カウルがナセルの外側へ向かって半径方向に動くのを阻止することができる。

さまざまな図に示した一実施形態では、可撓性素子３８はケーブルまたはこれと同類の形状をしている。変形例では、可撓性素子としてバンドを使用してもよい。

可撓性素子とは、互いに結合する１つまたは複数の可撓性素子を意味する。

有利なように、可撓性素子はプレストレスを与えた素子であってもよい。

場合によっては、可撓性素子３８は、カウルが閉鎖位置、つまり可動しない位置にあるときのみに緊張状態となるか、プレストレスを与えるようにしてもよい。

可撓性素子３８は、外装４６の中に配置することが好ましい。

一実施形態によれば、誘導手段４０は、カウルの内表面に直接または直接ではない方法で張り付けた山形鋼４８を少なくとも１つ有し、この断面形状が可撓性素子３８の入る空間を形成し、この可撓性素子が山形鋼とカウルとの間に収容される。この誘導手段４０によって可撓性素子をカウルの輪郭に沿わせることができる。

場合によっては、誘導手段４０は、山形鋼を１つのみ有するか、間隔を空けて（または空けずに）並列する複数の山形鋼を有する。

この誘導手段４０はさまざまな形状をとることができ、環境規制に応じて金属または複合材料製とすることができる。図４および５には異なる２つの変形例を示した。図５では、誘導手段を形成する山形鋼は、カウルの内表面に直接張り付けられている。図４では、山形鋼は台板５０（この機能については後述する）に張り付けられ、この台板自体はカウルの内表面に張り付けられている。

図８に示すもうひとつの変形例によれば、誘導手段はローラー５１を有し、この各ローラー５１の各端部に設けられた台板によってローラーはカウル３６に固定されている。この変形例では、可撓性素子３８はローラー５１とカウルとの間を通過してカウルの輪郭に概ね沿うようになっている。各ローラー５１は、可撓性素子３８がカウル３６の輪郭に概ね沿うように適した間隔を空けて並んでいる。

ほかの変形例によれば、誘導手段は、たとえば山形鋼およびローラーなどのさまざまな誘導手段を組み合わせたものであってもよい。

本発明の１つの特徴によれば、装置は、飛行時および好ましくはカウルが閉鎖位置にあるときに、可撓性素子およびプレストレス材の張付手段５２を有する。

有利なように、ケーブルの引張手段５２は、カウルのロック手段２４によって制御され、ロック手段がカウルの閉鎖位置に相当するロック状態にある際はケーブルが緊張し、ロック手段２４がカウルの開口位置に相当するアンロック状態にある際はケーブルが弛緩するようになっている。

一実施形態によれば、可撓性素子はケーブルの形状をして外装４６の中に収まっており、両端がストッパー５４と接触している。外装の各端部では、この外装よりも長いケーブル３８は外装で被覆されてはおらず、この端部は、上方部ではカウル１６とパイロンフェアリング１４との間にある連結手段２２に結合し（詳細については後述する）、下方部ではロック手段２４とカウルとの間に結合している。

したがって、ロック手段２４は、ロック状態にあるときに可撓性素子３８を緊張させる。逆に、ロック手段２４がアンロック状態にあるときは、ケーブルを弛緩させる。

装置は、好ましくはケーブルの少なくとも一方の端部が外装で被覆されていないケーブルの長さを調節するローレットなどのプレストレス材の調整手段５６を有する。

空気進入現象を、特にほぼ３時および／または９時の位置にある最も被害を受けやすい箇所でさらに制限するため、図９に詳細を示す安全指標５８を少なくとも１つ設け、少なくとも１つの安全指標が、３時および９時の位置にある被害を受けやすい箇所の周辺で各カウル１６に固定されるようにすることができる。１つの安全指標が掛け金６０を有し、この掛け金がカウル１６と結合している回転軸６２の回りを回転し、通常は吸気口１２の方であるカウル１６の上流側で掛け金６０の端部が縁２６の内表面を押圧する状態である実線で示すロック位置と、掛け金６０の端部が縁２６から離れる状態である点線で示すもうひとつのアンロック位置とを形成する。したがって、ロック位置では掛け金６０は、カウルがナセルの外側へ向かって半径方向に動くのを抑制して空気進入現象を防止する。アンロック位置では、掛け金６０は縁２６に保持されずにカウル１６を開口させる。

力がすべて回転軸６２に取られないように、支持面を有する部品６４がカウル１６と結合し、縁２６と協働するカウル１６の縁近辺で回転軸６２と縁２６との間に位置している。この支持部品６４は、カウル１６に固定されている部分とカウルの内表面から離れている部分６６とを有する。この支持部品６４の配置は、掛け金６０がロック位置となるときは６６の部分とカウル１６との間に入るように回転軸６２および掛け金に応じて調整され、支持部品６４が力の一部を受けるようにする。

本発明によると、掛け金６０は、可撓性素子３８と結合して、可撓性素子３８が緊張する動きとロック位置での指標５８の回転が同時に起きるようにすることができる。このために、可撓性素子３８と指標５８との間の連結手段６８は、可撓性素子３８に固定される素子７０を有し、この可撓性素子の一部は指標５８に設けられたスリット７２内を摺動することができる。このように、可撓性素子３８が緊張することによって連結素子７０は縁２６と平行な方向に動き、指標５８が回転する。

さらに、カウルの補強装置は縁３４の近辺に、凹部７６の中に入る溝７４を有することもでき、 この凹部の開口部はナセルの外側に向けられ、支持面３０の近辺に配置されている。図４に示す一実施形態によれば、溝７４はカウルと山形鋼４０との間に介在する台板５０の近辺に設けられている。

溝７４および／または凹部７６は、横断面に沿った１部分または複数の部分に設置してもよいし、カウルの縁３４の全長に沿って伸びても、そうでなくてもよい。

変形例では、カウルの縁および開口部の縁の近辺はその他の形状を取ってもよい。このような補足的な形状は、前述のような静的なタイプのもの、または動的なタイプのものでもよく、この形状によって１つまたは複数の自由度を持つことができる。

図２に示す変形例は、パイロンの足元からナセルの下部まで広がる２つのカウルがあるナセルの場合であり、この２つのカウルは、ナセルを外囲装着するための装置となる補強装置を備えている。

変形例では、ナセルを外囲装着する装置は、互いに直接的または間接的に結合する１つまたは複数の可撓性素子３８を有することができ、そのうちの１素子は、パイロンフェアリングの第１の縁７８の近辺にある固定箇所４２と結合し、もうひとつの素子は、パイロンフェアリングの第２の縁８０の近辺にある固定箇所４２と結合する。この可撓性素子３８は２つの固定箇所の間で緊張状態となり、カウルおよびパイロンフェアリングに半径方向の圧力をかける。可撓性素子は、特に飛行中の零下の温度で収縮する特性があり、これによって半径方向の力が増大することが好ましい。

上記のように、ケーブルの引張手段５２はカウルのロック手段２４によって制御され、ロック手段がカウルの閉鎖位置に相当するロック状態にある際はケーブルが緊張し、ロック手段がカウルの開口位置に相当するアンロック状態にある際は弛緩するようになっている。

固定箇所４２は、パイロンフェアリングの前方に位置していることが好ましい。

本発明によれば、固定箇所４２によって、パイロンフェアリング１４とカウル１６との間でナセルの長手方向軸に平行な方向に沿った相関的な運動が可能になる。この構成によって、先行技術による複雑な連結システムを撤去してパイロンフェアリングとナセルとの間の連結を容易にすることができる。

図６に示す一実施形態では、固定箇所４２がパイロンフェアリング１４の内表面の近辺に固定された台板８２を有し、カウル１６の内表面の下に位置している。この台板８２は長手方向に伸びる軸８４を支持し、この軸８４の各端部が台板８２と接続している。固定箇所４２と接続している可撓性素子３８は、一方の端部に軸８４に沿って摺動することができるリング８６を有する。したがって、軸８４とリング８６との間の連結によって、特に長手方向に対して垂直な面へ力をかけることができると同時に、長手方向に沿って２つの素子の間に相対的な動きを起こすことができる。

Claims (10)

1. 上方でパイロンに固定される部分（１４）（パイロンフェアリングと呼ぶ）、および補強装置を有して湾曲した輪郭を持つ少なくとも１つのカウルに続く吸気口（１２）を有する航空機のナセルであって、補強装置が前記カウルの上流側の縁（３４）付近に設置され、
   − ２つの離れた固定箇所（４２）の間にある前記カウルの湾曲した輪郭に沿った１つの可撓性素子（３８）と、
   − 前記カウル（１６）と結合する回転軸（６２）の周りを回転する掛け金（６０）を有し、該掛け金（６０）の端部が前記カウル（１６）の上流側の縁（２６）の内表面を押圧する状態であるロック位置と、前記掛け金（６０）の端部が前記縁（２６）から離れる状態であるもうひとつのアンロック位置とを形成し、前記掛け金（６０）がロック位置ではカウルがナセルの外側へ向かって半径方向に動くのを抑制して空気進入現象を防止する少なくとも１つの安全指標と、
   − ２つの前記固定箇所（４２、４４）の間にある前記可撓性素子（３８）を緊張させ、前記掛け金（６０）が回転してロック位置になるように制御する手段
   とを有することを特徴とする航空機のナセル。
2. 前記可撓性素子（３８）と指標（５８）との間の連結手段（６８）を有し、該連結手段が前記可撓性素子（３８）に固定される素子（７０）を有し、該素子が指標（５８）に設けられたスリット（７２）内を摺動することができる部分を有することを特徴とする、請求項１に記載の航空機のナセル。
3. 上方部にある前記パイロンフェアリング（１４）に続く前記吸気口（１２）と、左右対称でナセルの下方部で隣接するように配置される２つの前記カウル（１６）とを有するナセルであって、前記各カウルに請求項１または２に記載の補強装置を備えてナセルを外囲装着する装置を有することを特徴とするナセル。
4. 前記可撓性素子（３８）および 前記パイロンフェアリング（１４）と結合する少なくとも１つの前記固定箇所（４２）を有し、該固定箇所（４２）によって、前記パイロンフェアリング（１４）と前記可撓性素子（３８）が輪郭に沿って位置する前記カウル（１６）との間でナセルの長手方向軸に平行な方向に沿って動く相対的な往復運動を起こすことができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の航空機のナセル。
5. 前記可撓性素子（３８）の前記引張手段（５２）は、前記可撓性素子（３８）がカウルの閉鎖位置に相当するロック状態にあるときは緊張し、ロック手段（２４）がカウルの開口位置に相当するアンロック状態にあるときは弛緩するように前記カウルの前記ロック手段（２４）によって制御されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の航空機のナセル。
6. 前記可撓性素子（３８）はプレストレス材であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の航空機のナセル。
7. 前記補強装置が、前記可撓性素子の前記プレストレス材を調整する手段（５６）を有することを特徴とする、請求項６に記載の航空機のナセル。
8. 前記カウルの内表面に直接または直接ではない方法で張り付けた少なくとも１つの山形鋼（４８）の形状をした前記可撓性素子の前記誘導手段（４０）を有し、前記山形鋼の断面形状が前記可撓性素子（３８）の入る空間を形成し、前記可撓性素子が山形鋼とカウルとの間に収容されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の航空機のナセル。
9. カウリングによって閉塞される開口部は支持面（３０）を有し、閉鎖位置にある前記カウルが前記支持面を押圧することによって、前記カウルの外表面がナセルを形成するほかの素子のほかの外表面と同一線上にくることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の航空機のナセル。
10. 前記カウル（３４）の上流側の縁付近に、凹部（７６）の中に入る溝（７４）を有し、該凹部の開口部はナセルの外側に向けられ、支持面（３０）の近辺に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の航空機のナセル。

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