JP5576594B2 - ヨー推力偏向ベーンを備えたノズル - Google Patents
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Description
本発明は、航空機用ガスタービンエンジン２次元推力偏向ノズルに関し、より具体的には、ノズル排気流を横向きに切り替えて推力偏向を行うように設計されたそのようなノズルに関する。
航空機設計者、特に高速高操縦性軍用機を設計する航空機設計者は、航空機を制御しかつ飛行中にその操縦性を高めるためのより良い方法を、絶えず探し求めている。このことは、対空ミサイル回避及び他の戦闘操縦に必要なものである。それに加えて、航空機設計者は、航空機の短距離離着陸能力を改善しようと努力し続けている。特に最新式の高速軍用航空機の場合には、排気システムは、高度、速度及びマッハ数を含む広範な飛行条件にわたって高度の操縦性を得ると同時に巡航性能を維持するようにされてきた。
航空機操縦性は、翼フラップ又はエルロン或いは垂直フィン又はラダーのような航空機操縦面によって得ることができる。しかしながら、航空機操縦面は、対気速度のような運転飛行条件における大きな違いのために、それらの効果が幾らか限定される。航空機操縦面はまた、航空機のレーダシグネチャを増大させて、航空機を対空砲火及びミサイルに対してより攻撃され易くする。推力偏向ノズルは、航空機のピッチ及びヨー方向に大きなスラスト荷重を素早く加えて、それによって対気速度から比較的独立した操縦性を航空機に与えるのを可能にするので、推力偏向ノズルは、それらはしばしばより複雑であるが、より有効である。推力偏向ノズルは、複雑で、重くかつ高価である。他の推力偏向方法には、スラストを斜め方向にするためのノズル内部流体噴射及び／又は機械的流れ転換装置の使用が含まれる。これらの推力偏向方法は、有効であるが、複雑で、重く、高価でかつ／又は効果が限られる可能性がある。
米国特許第４，８４８，６６４号公報
米国特許第４，９７８，０７１号公報
米国特許第５，０１６，８１８号公報
米国特許第５，０８２，１８１号公報
米国特許第５，０９２，５２４号公報
米国特許第５，２６１，６０４号公報
米国特許第５，２９４，０５５号公報
米国特許第５，４３７，４１２号公報
米国特許第５，８３３，６６２号公報
米国特許第７，０９６，６６２号公報
HARRY WALTON, "The How And Why Of Mechanical Movements", A Popular Science Book, Popular Science Publishing Company, Inc., A Times Mirror Subsidiary, pages 20 and 21.
従って、複雑でなく、重くなく、高価でなく、かつさらに推力偏向に非常に有効である推力偏向ノズルを備えた航空機用ガスタービンエンジンを提供することが、非常に望ましい。
航空機用ガスタービンエンジンヨー推力偏向排気ノズルは、該ノズルの発散セクション内に配置されかつ該ノズルの外壁の上部及び下部表面間で側方に延びるベーン旋回軸の周りで横向きに旋回可能である排気ベーンを含む。この排気ベーンは、縦方向下流方向に延びかつ上部及び下部表面間で側方に延びる。この排気ベーンは、排気流を横向きに又はヨー方向に方向転換又は偏向させることによって推力偏向させるために使用される。
本ノズルの例示的な実施形態では、ベーン旋回軸は、偏向されないノズルスロート部の中央に設置される。排気ベーンの側方に間隔を置いて配置された上部及び下部先端は、ノズル外壁の上部及び下部表面に沿って該ノズル外壁とシール接触している。排気ベーンは、平坦ベーン側壁又は輪郭付きベーン側壁を有することができ、輪郭付きベーン側壁は、輪郭付き凹面形とすることができる。
排気ベーンの別の例示的な実施形態は、別々に横向きに旋回可能な上流及び下流セクションを有する連接型排気ベーンである。上流セクションは、ベーン旋回軸の周りで旋回可能であり、また下流セクションは、ベーン旋回軸の下流に位置しかつ該ベーン旋回軸に平行である第２の旋回軸の周りで旋回可能である。上流セクションは、下流端部を有し、また下流セクションは、上流端部を有する。これらの上流及び下流端部は、凹面形端部表面を有する該上流及び下流端部のうちの第１の端部と、凸面形端部表面を有する該上流端部及び下流端部のうちの第２の端部とを備えた継手において、入れ子式とすることができる。上流セクションの下流端部は、凹面形端部表面を有することができ、また下流セクションの上流端部は、凸面形端部表面を有することができる。下流セクションの凸面形上流端部は、上流セクションの凹面形下流端部内で回転可能である。
排気ベーンの別の実施形態は、それぞれ排気ベーンの上部及び下部先端から側方内向きに延びる側方に離れるように付勢された上部及び下部ベーンセクションを含む。上部及び下部ベーンセクションのうちの第１のセクションは、中空であり、また上部及び下部ベーンセクションのうちの第２のセクションは、該上部及び下部ベーンセクションのうちの第１のセクション内に部分的に配置されかつ該上部及び下部ベーンセクションのうちの第１のセクションと摺動接触状態になっている。
図１及び図２に示すのは、航空機用ガスタービンエンジンヨー推力偏向（ベクタリング）排気ノズル１０の例示的な実施形態であり、航空機用ガスタービンエンジンヨー推力偏向排気ノズル１０は、排気流１５のヨー推力偏向を行う、すなわち排気流１５を横向きに偏向するように設計されている。この推力偏向可能ノズル１０は、エンジン排気ダクト１１によって代表される航空機ガスタービンエンジンの後端部に連結され、かつ外壁２３を含む。この時点で、流れ及び様々なノズル要素の動きについての方向と基準系を記述するのに使用する通則を定義しておくことが重要である。前方及び後方方向Ｆ、Ａは、図１にそれぞれの矢印によって示している。排気流１５は、後方方向である下流方向に流れる。左側及び右側の横向きの方向ＬＳ及びＲＳは、図１に前方から後方に見た基準系によるそれぞれの矢印で示している。上方及び下方方向Ｕ、Ｄは、図１にそれぞれの矢印で示している。上部及び下部要素、並びに右側及び左側要素は、図示した基準系内でノズルを記述するためのみに使用する。
図１、図２及び図３を参照すると、推力偏向排気ノズル１０は、下流方向直列流れ関係で、収束セクション１２とその中に排気流路２１を含む発散セクション１３とを含む。偏向されないスロート部１８は一般的に、収束セクションと発散セクションとの間に設置される。外壁２３は、縦方向かつ下流方向に延びており、側方に上方及び下方方向Ｕ及びＤによって並びに左側及び右側横向き方向ＬＳ及びＲＳによって定まる平面内で縦方向に対して垂直な菱形形状の断面２７を有するものとして示している。外壁２３は、異なる形状の断面を有することができる。収束セクション１２はまた、排気流路２１の流路断面積を円形形状から菱形形状断面２７に移行させる移行セクションとして機能する。
中空の中央支柱１４は、流れスプリッタとして機能し、かつ収束セクション１２のノズル入口１９から発散セクション１３及びノズルの排気流路２１内に配置された可変角又は横向き旋回可能排気ベーン２６まで後向きに延びる。排気ベーン２６は、ベーン旋回軸２８の周りで横向きに旋回可能である。排気ベーン２６は、図４にさらに示すように、外壁２３の上部及び下部表面３５、３７間で縦方向下流方向にかつ側方に延びる。排気ベーン２６は、排気流１５を横向きに又は左側及び右側横向き方向ＬＳ及びＲＳとして表示した矢印によって示したヨー方向に方向転換させる或いは偏向させることによって、推力偏向するために使用される。本明細書に示したこの例示的な実施形態では、ベーン旋回軸２８は、偏向されないノズルスロート部１８において中央に設置される。排気ベーン２６の側方に間隔をおいて配置された上部先端及び下部先端２４、２５は、ノズル外壁２３の上部及び下部表面３５、３７に沿ってノズル外壁２３にシール接触している。
本明細書では、図３に示す上部及び下部表面３５、３７に沿った掃引領域５２は、ベーン旋回軸２８の周りでの排気ベーン２６の最大旋回又は回転量で掃引された最大面積として、定義される。上部及び下部表面３５、３７は、ベーン旋回軸２８の周りでの排気ベーン２６の最大旋回又は回転量に適応するように輪郭付けされている。本明細書に示す例示的な外壁２３は、菱形形状であり、従って、上部及び下部表面３５、３７は、平坦である該上部及び下部表面３５、３７に沿った掃引領域５２を除いて、ベーン旋回軸２８に対して傾斜している。掃引領域５２は、平坦でありかつベーン旋回軸２８に垂直であって、排気ベーン２６と上部及び下部表面３５、３７との間に良好なシールを形成する。
排気ベーン２６の後縁ＴＥ及び断面形状は、ＲＣＳ、構造及び空力要件と整合するように設計することができる。平面図における又はその側壁の排気ベーン形状は、排気システム性能にとって重要である。機能的に、最も複雑でない設計の１つは、図１、図２及び図５に示すように、単一のベーン旋回軸２８と直線的な又は平坦なベーン側壁２０とを備えた排気ベーン２６である。そのような排気ベーンは、設計及び製造するのが容易である。しかしながら、殆どの固定面積排気ノズルでは、平坦な側壁２０を備えた排気ベーン２６は、排気ベーンの側壁の正圧側１６とノズルの外壁２３との間の第１の流路面積Ａ１（図１５に示す）を、排気ベーンの側壁の正圧側１６への排気流１５の吐出が生じることによって最小必要量以下に減少させる。それに加えて、排気ベーン２６が、部分的に又は完全に展開され又は傾斜した時に、排気流１５と側壁２０の負圧側１７との間の負圧側流れ角度ＡＳ（図３に示す）は、流れ剥離及び負圧側の性能低下を引き起こすのに十分なほど大きくなる可能性がある。
排気ベーン２６の側壁２０の形状を輪郭付けすることを使用して、これらの潜在的な問題を克服することができる。排気ベーンの側壁の形状又は輪郭は、排気ベーンが斜めに展開された時に、ガス流路面積が、エンジンで必要なもの以下にまで減少しないように設計することができる。図６に示すのは、本明細書で輪郭付き排気ベーン５０と呼ぶ排気ベーン２６の第１の別の実施形態である。輪郭付き排気ベーン５０は、輪郭付きベーン側壁３３を含み、本明細書に示す排気ベーン２６の特定の実施形態は、凹面形状の輪郭付きベーン側壁３３を含む。輪郭付き排気ベーン５０及び平坦側面型排気ベーン２６は、負圧側上に潜在的な剥離問題を有する可能性がある。
図７に示すのは、本明細書で連接型排気ベーン５４と呼ぶ排気ベーン２６の第２の別の実施形態である。連接型排気ベーン５４は、別個に横向きに旋回可能な上流及び下流セクション３２、３４を含む。上流セクション３２は、ベーン旋回軸２８の周りで旋回可能であり、また下流セクション３４は、ベーン旋回軸２８の下流にかつ該ベーン旋回軸２８に平行に設置された第２の旋回軸３８の周りで旋回可能である。上流セクション３２は、下流端部４２を有し、また下流セクション３４は、上流端部４１を有する。上流及び下流端部４１、４２は、凹面形端部表面４６を有する該上流及び下流端部４１、４２のうちの第１の端部と凸面形端部表面４８を有する該上流及び下流端部４１、４２のうちの第２の端部とを備えた旋回可能継手４５内で、入れ子式になったものとして図示している。上流セクション３２の下流端部４２は、凹面形端部表面４６を有するものとして図示し、また下流セクション３４の上流端部４１は、凸面形端部表面４８を有するものとして図示している。下流セクション３４の凸面形状の上流端部４１は、上流セクション３２の凹面形状の下流端部４２内で、回転可能である。上流及び下流セクション３２、３４は、図１４に示すように、排気ベーン２６の上流での排気流１５の排気流方向８に対して、それぞれ異なる上流側及び下流側回転角ＡＲＵ、ＡＲＤで回転可能である。
図８には排気ベーン２６の第３の別の実施形態を示しており、この実施形態は、連接型排気ベーン及び輪郭付き排気ベーンの特徴を組合せたものであり、本明細書では、連接型輪郭付き排気ベーン５８と呼ぶ。連接型輪郭付き排気ベーン５８は、別個に横向きに旋回可能な上流及び下流セクション３２、３４を含む。上流セクション３２は、ベーン旋回軸２８の周りで旋回可能であり、また下流セクション３４は、ベーン旋回軸２８の下流にかつ該ベーン旋回軸２８に平行に設置された第２の旋回軸３８の周りで旋回可能である。上流セクション３２は、下流端部４２を有し、また下流セクション３４は、上流端部４１を有する。
上流及び下流端部４１、４２は、凹面形端部表面４６を有する該上流及び下流端部４１、４２のうちの第１の端部と凸面形端部表面４８を有する該上流及び下流端部４１、４２のうちの第２の端部とを備えた状態で入れ子式になったものとして図示している。上流セクション３２の下流端部４２は、凹面形端部表面４６を有するものとして図示し、また下流セクション３４の上流端部４１は、凸面形端部表面４８を有するものとして図示している。さらに図１６に示すように、下流セクション３４の凸面形状の上流端部４１は、上流セクション３２の凹面形状の下流端部４２内で回転可能である。横向きに旋回可能な上流及び下流セクション３２、３４は、輪郭付きベーン側壁３３を含み、本明細書に示す連接型輪郭付き排気ベーン５８の特定の実施形態では、凹面形状のベーン側壁３３を含む。
連接型排気ベーン５４は、図１、図２、図５及び図６に示す排気ベーンの一体部品型実施形態で行われるように急激に流れ方向を変更させるのではなくてセグメントとして排気流１５を方向転換させることによって、排気ベーンの性能を最適化するように設計される。連接型排気ベーン５４は、図に示すように、流れ剥離しない状態で排気流１５をより大きな旋回角ＡＴで方向転換させるのを可能にする。湾曲した輪郭付きベーン側壁３３、特に連接型輪郭付き排気ベーン５８の凹面形状のベーン側壁３３は、旋回角ＡＴにより最小流路面積が減少するのを回避する。
図１６に示す冷却空気噴射スロット１１２は、下流セクション３４の側面に沿った境界層に同伴されるように設計された冷却空気１１４の噴射を行うように使用することができる。噴射冷却１１２は、図７に示す連接型排気ベーン５４及び図８に示す連接型輪郭付き排気ベーン５８の両方において、上流セクション３２内に入れ子になった下流セクション３４の入れ子式構成に使用することができる。冷却空気１１４は、エンジンのファンから取ることができる。図１６に示すように、上流セクション３２内に下流セクション３４を入れ子式にすることによって、排気流１５内に付加的な流れ損失を引き起こす上流又は前方に面した段部が、旋回可能継手４５に形成されることはない。
図９〜図１３に示すのは、図８に示す連接型輪郭付き排気ベーン５８を作動させるために示した作動機構６０の第１の例示的な実施形態であり、この作動機構６０はまた、図７に示す輪郭付き排気ベーン５４を作動させるためにも使用することができる。作動機構６０は、図１１に概略的に示した少なくとも１つの線形又は他のアクチュエータ６１を含み、多くの場合には排気流路２１及び外壁２３の外側に取付けられることになる。アクチュエータ６１のアクチュエータロッド５９は、前方駆動リンク７０の上流端部８９における前方旋回点ＰＡにおいて、前方旋回継手３６によって該前方駆動リンク７０に作動可能に連結される。線形アクチュエータのアクチュエータロッド５９は、連結ピン６３によって前方継手に連結される。
連接型輪郭付き排気ベーン５８の上流セクション３２は、該上流セクション３２と前方駆動リンク７０との間の上流接地連結部７１によって、概略的に示すように該前方駆動リンク７０に固定取付けされる。連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４は、該下流セクション３４と後方駆動リンク７４との間の接地連結部７３によって、概略的に示すように後方駆動リンク７４に固定取付けされる。前方駆動リンク７０は、該前方駆動リンク７０の縦方向下流方向に延びるセクション７６に設置された中間旋回点ＰＢにおいて前方ピン７２上に旋回可能に取付けられたレバーであり、従って前方旋回点ＰＡと中央旋回点ＰＢとの間にレバーアーム７７を形成する。
後方駆動リンク７４は、前方駆動リンク７０の下流端部９４における後方旋回点ＰＣにおいて、後方旋回継手９２によって、第２の旋回軸３８に沿って前方駆動リンク７０に旋回可能に連結される。従って、連接型輪郭付き排気ベーン５８の上流セクション３２の回転は、前方駆動リンク７０の上流端部８９における前方旋回点ＰＡにおいて力を加えることにより前方駆動リンク７０をベーン旋回軸２８の周りで回転させることによって、達成される。前方駆動リンク７０は、連接型輪郭付き排気ベーン５８の上流セクション３２と一体形に形成することができる。後方駆動リンク７４は、連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４と一体形に形成することができる。
作動機構６０の第１の例示的な実施形態は、図９に示すように、上部及び下部３バー交差リンク機構９６、９８を含む。例示的な３バー交差リンク機構の１つである上部３バー交差リンク機構９６は、図１０〜図１３に概略的に示し、また図１４に図式的に示している。３バー交差リンク機構は、それぞれ左側及び右側前方旋回点ＰＤ及びＰＥを含み、これら左側及び右側前方旋回点ＰＤ及びＰＥは、それぞれ図１１及び図１２に参照符号１００と表示した点線によって示した外壁２３の領域１００内において該外壁２３に対して相対的に固定される。後方バー１０２は、連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４に固定連結される。
左側から右側へのバー７８は、該左側から右側へのバー７８の前方端部８２におけるかつ領域１００の左側端部８４に垂直な線に沿った左側前方旋回点ＰＤの周りで旋回可能である。左側から右側へのバー７８は、左側前方旋回点ＰＤから下流方向又は後向きに延び、かつ右側から左側へのバー８０と交差する。右側から左側へのバー８０は、該右側から左側へのバー８０の前方端部８８におけるかつ領域１００の右側端部８７に垂直な線に沿った右側前方旋回点ＰＥの周りで旋回可能である。左側から右側へのバー７８は、その後方端部１４６において、後方バー１０２の右側端部１４４における右側後方旋回点ＰＦに旋回可能に連結される。右側から左側へのバー８０は、その後方端部１５０において、後方バー１０２の左側端部１５２における左側後方旋回点ＰＧに旋回可能に連結される。このタイプの３バーリンク機構９６は一般に、Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｆｆリンク機構と呼ばれる。
図１５を参照すると、Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｆｆ３バー交差リンク機構９６は、前方駆動リンク７０によって設定された前方回転角ＡＳ１に対して固定比の後方回転角ＡＳ２で、連接型輪郭付き排気ベーン５８の後方駆動リンク７４を回転させる。前方駆動リンク７０は、アクチュエータ６１によって前方回転角ＡＳ１まで回転される。連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４の全回転角ＡＳ３は、前方回転角ＡＳ１と後方回転角ＡＳ２との和である。これによって、排気流１５は、上流及び下流セクション３２、３４に沿った排気ベーンの側壁の正圧側と外壁２３との間で排気流を閉塞させるのに十分なほどには鋭角でない旋回領域を通して方向転換することが可能になる。これによってまた、排気流１５は、上流及び下流セクション３２、３４の負圧側に沿って該排気流１５が剥離を生じることなく、前方及び後方負圧側角度により方向転換することが可能になる。
図１７に示すのは、連接型輪郭付き排気ベーン５８を作動させるための例示的な歯車作動機構１０１である。歯車作動機構１０１は、図には示していないアクチュエータによるベーン旋回軸から間隔を置いて配置されかつ該ベーン旋回軸に平行になった回転可能駆動シャフト１０３を含む。駆動シャフト１０３に取り付けられているのは、それぞれが第１及び第２の被駆動歯車１０８、１１０に係合した第１及び第２の駆動歯車１０４、１０６である。第１の被駆動歯車１０８は、前方駆動リンク７０に直接連結され、ベーン旋回軸２８の周りで前方駆動リンク７０を直接回転させるように作動可能である。
連接型輪郭付き排気ベーン５８の上流セクション３２は、該上流セクション３２と前方駆動リンク７０との間の上流接地連結部７１によって、概略的に示すように前方駆動リンク７０に堅固に取付けられる。連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４は、該下流セクション３４と後方駆動リンク７４との間の接地連結部７３によって、概略的に示すように後方駆動リンク７４に堅固に取り付けられる。
４バーリンク機構１２０は、前方駆動リンク７０の回転に対して固定比で後方駆動リンク７４をさらに回転させるために使用される。４バーリンク機構１２０は、外壁２３に固定連結された前方ピン７２上に旋回可能に取付けられた前方旋回可能バー１２２を含む。後方旋回可能バー１２４は、後方駆動リンク７４に固定連結されかつ該後方駆動リンク７４に対してほぼ垂直であり、本明細書では、後方駆動リンク７４と一体形であるものとして図示している。従って、後方旋回可能バー１２４は、前方駆動リンク７０の下流端部９４における後方旋回点ＰＣにおいて、後方旋回継手９２によって、第２の旋回軸３８に沿って前方駆動リンク７０に旋回可能に連結される。従って、後方旋回可能バー１２４は、後方旋回点ＰＣの周りで旋回可能である。左側及び右側のバー１２６、１２８は、それぞれ前方及び後方旋回可能バー１２２及び１２４の左側及び右側端部１３０及び１３２に旋回可能に連結される。駆動シャフト１０３が回転すると、第１及び第２の駆動歯車１０４、１０６が、回転し、次にそれぞれ上流及び下流セクション３２、３４を回転又は旋回させる第１及び第２の被駆動歯車１０８、１１０を回転させる。
図１８に示すのは、連接型輪郭付き排気ベーン５８を作動させるための例示的なレバー式作動機構１４０である。レバー式作動機構１４０は、それぞれの前方及び後方アクチュエータロッド１４１、１４２によって示された前方及び後方線形アクチュエータを含む。前方及び後方線形アクチュエータは、図３に示している中空の中央支柱１４内に配置することができる。前方駆動リンク７０は、ベーン旋回軸２８と一致した中間旋回点ＰＢにおける前方ピン７２上に旋回可能に取付けられたレバーである。前方ピン７２は、該前方ピン７２を回転可能に支持した旋回可能継手１４５における旋回可能継手接地連結部１４３によって、概略的に示すように外壁２３に対して固定される。前方ピン７２は、ベーン旋回軸２８であるその軸の周りで自由に回転することができる。前方旋回可能バー１５１は、連接型ベーン５８の上流セクション３２に固定取付けされ、前方ピン７２の周りで旋回可能又は回転可能である。前方アクチュエータロッド１４１は、トラニオンピン１５３を有する前方旋回継手によって、前方駆動リンク７０の前方レバーアーム１４８の左側端部１５２に旋回可能に連結される。トラニオンピン１５３は、前方アクチュエータロッド１４１と、前方駆動リンク７０の前方レバーアーム１４８と、上流セクション３２に固定取付けされた前方旋回可能バーとを旋回可能に連結する。
従って、前方アクチュエータロッド１４１の直線的又は軸方向の動きは、中間旋回点ＰＢにおいて前方駆動リンク７０を旋回又は回転させ、前方ピン７２の周りで上流セクション３２を旋回又は回転させる。後方駆動リンク７４は、後方旋回可能バー１５４に対して垂直でありかつ該後方旋回可能バー１５４に固定連結されており、本明細書では、連接型輪郭付き排気ベーン５８の下流セクション３４に固定連結された後方旋回可能バー１５４と一体形であるものとして図示している。後方旋回可能バー１５４は、第２の旋回軸３８に沿った後方旋回継手９２によって、前方駆動リンク７０の下流端部９４に旋回可能に連結される。後方旋回継手９２は、前方駆動リンク７０の下流端部９４における後方旋回点ＰＣに設置される。後方旋回継手９２は、後方旋回可能バー１５４及び後方駆動リンク７４の両方を前方駆動リンク７０に旋回可能に連結する。従って、後方旋回可能バー１５４及び下流セクション３４は、後方旋回点ＰＣ、又はベーン旋回軸２８と一致した中間旋回点ＰＢの周りで回転可能である第２の旋回軸３８の周りで旋回可能である。前方駆動リンク７０が回転すると、後方旋回点ＰＣもまた、ベーン旋回軸２８と一致した中間旋回点ＰＢの周りで回転する。後方アクチュエータロッド１４２は、その後方端部１４６において、後方旋回可能バー１５４の右側端部１３２に旋回可能に連結される。後方アクチュエータロッド１４２の直線的又は軸方向の動きは、後方旋回可能バー１５４及びそれに固定連結された後方駆動リンク７４を後方旋回点ＰＣの周りで旋回又は回転させ、従ってさらに後方旋回点ＰＣの周りで下流セクション３４を回転させることができる。前方アクチュエータロッド１４１の軸方向の動きは、中間旋回点ＰＢ及びベーン旋回軸２８の周りで上流及び下流セクション３２、３４を回転させる。さらに、後方アクチュエータロッド１４２の軸方向の動きは、後方旋回点ＰＣの周りで下流セクション３４を回転させる。
図１９及び図２０に示すのは、本明細書では伸縮式排気ベーン１５６と呼ぶ排気ベーン２６の別の実施形態である。側方に離れるように付勢した上部及び下部ベーンセクション２９、３０は、それぞれ上部及び下部先端２４、２５から側方内向きに延びる。上部及び下部ベーンセクション２９、３０のうちの第１のセクションは、中空であり、また上部及び下部ベーンセクション２９、３０のうちの第２のセクションは、該上部及び下部ベーンセクション２９、３０のうちの第１のセクション内に部分的に配置されかつ該第１のセクションと摺動接触状態になっている。本明細書では、下部ベーンセクション３０は、上部ベーンセクション２９内に部分的に配置されかつ該上部ベーンセクション２９と摺動接触状態になっているものとして図示している。バネ３９は、上部及び下部ベーンセクション２９、３０を離れるように側方に付勢する例示的な手段を構成している。排気ベーン２６の側方に間隔を置いて配置された上部及び下部先端２４、２５は、ノズル外壁２３の上部及び下部表面３５、３７に沿って該ノズル外壁２３とシール接触する。伸縮式排気ベーン１５６は、平坦ベーン側壁２０又は輪郭付きベーン側壁３３を含むことができ、ベーン側壁が輪郭付きである場合には、ベーン側壁は、凹面形とすることができる。
図２１及び図２２に示すのは、２つの航空機用ガスタービンエンジン１６０のエンジン排気ダクト１１に連結されたヨー推力偏向排気ノズル１０であり、１つのヨー推力偏向排気ノズル１０を２つ又はそれ以上のエンジンと共に使用することができることを示している。移行ダクト１６２は、流れスプリッタとしての働きをする中空の中央支柱１４において、２つの航空機用ガスタービンエンジン１６０の排気流円形断面積１６４を２つのＤ字状断面積１６６に移行させるトランク１７０を含む。２つのＤ字状断面積は、ノズル入口１９において、円形状を形成する。
本発明は、例示的な方法で説明してきた。使用してきた用語は、限定のためのものではなく、本質的に説明の用語の範疇のものであることを意図していることを、理解されたい。本明細書では、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものを説明してきたが、当業者には、本明細書における教示から本発明の他の変更が明らかになる筈であり、従って、全てのそのような変更は、本発明の技術思想及び技術的範囲の範囲内に属するものとして提出の特許請求の範囲内で保護されることを切望する。
従って、本特許出願によって保護されることを望むものは、特許請求の範囲に記載しかつ特定した発明である。
８ 排気流方向
１０ ノズル
１１ エンジン排気ダクト
１２ 収束セクション
１３ 発散セクション
１４ 中空の中央支柱
１５ 排気流
１６ 正圧側
１７ 負圧側
１８ スロート部
１９ ノズル入口
２０ ベーン側壁
２１ 排気流路
２３ 外壁
２４ 上部先端
２５ 下部先端
２６ 排気ベーン
２７ 菱形形状断面
２８ ベーン旋回軸
２９ 上部ベーンセクション
３０ 下部ベーンセクション
３２ 上流セクション
３３ 輪郭付きベーン側壁
３４ 下流セクション
３５ 上部表面
３６ 前方旋回継手
３７ 下部表面
３８ 第２の旋回軸
３９ バネ
４１ 上流端部
４２ 下流端部
４５ 継手
４６ 凹面形端部表面
４８ 凸面形端部表面
５０ 排気ベーン
５２ 掃引領域
５４ 連接型排気ベーン
５８ 連接型輪郭付き排気ベーン
５９ アクチュエータロッド
６０ 作動機構
６１ アクチュエータ
６３ 連結ピン
７０ 前方駆動リンク
７１ 上流接地連結部
７２ 前方ピン
７３ 接地連結部
７４ 後方駆動リンク
７６ 下流方向に延びるセクション
７７ レバーアーム
７８ 左側から右側へのバー
８０ 右側から左側へのバー
８２ 前方端部
８４ 左側端部
８７ 右側端部
８８ 前方端部
８９ 上流端部
９２ 後方旋回継手
９４ 下流端部
９６ 上部３バー交差リンク機構
９８ 下部３バー交差リンク機構
１００ 領域
１０１ 歯車作動機構
１０２ 後方バー
１０３ 駆動シャフト
１０４ 第１の駆動歯車
１０６ 第２の駆動歯車
１０８ 第１の被駆動歯車
１１０ 第２の被駆動歯車
１１２ 冷却空気噴射スロット
１１４ 冷却空気
１２０ ４バーリンク機構
１２２ 前方旋回可能バー
１２４ 後方旋回可能バー
１２６ 左側バー
１２８ 右側バー
１３０ 左側端部
１３２ 右側端部
１４０ 作動機構
１４１ 前方アクチュエータロッド
１４２ 後方アクチュエータロッド
１４３ 旋回可能継手接地連結部
１４４ 右側端部
１４５ 旋回可能継手
１４６ 後方端部
１４８ 前方レバーアーム
１５０ 後方端部
１５２ 左側端部
１５３ トラニオンピン
１５１ 前方旋回可能バー
１５４ 後方旋回可能バー
１５６ 伸縮式排気ベーン
１６０ 航空機用ガスタービンエンジン
１６２ 移行ダクト
１６４ 円形断面積
１６６ Ｄ字状断面積
Ａ 後方方向
Ｆ 前方方向
ＬＳ 左側横向き方向
ＲＳ 右側横向き方向
Ｕ 上方向
Ｄ 下方向
ＴＥ 後縁
Ａ１ 第１の流路面積
ＡＳ 負圧側流れ角度
ＡＴ 旋回角
ＰＡ 前方旋回点
ＰＢ 中間旋回点
ＰＣ 後方旋回点
ＰＤ 左側前方旋回点
ＰＥ 右側前方旋回点
ＰＦ 右側後方旋回点
ＰＧ 左側後方旋回点
ＡＲＵ 上流回転角
ＡＲＤ 下流回転角
ＡＳ１ 後方回転角
ＡＳ２ 前方回転角
ＡＳ３ 全回転角
１０ ノズル
１１ エンジン排気ダクト
１２ 収束セクション
１３ 発散セクション
１４ 中空の中央支柱
１５ 排気流
１６ 正圧側
１７ 負圧側
１８ スロート部
１９ ノズル入口
２０ ベーン側壁
２１ 排気流路
２３ 外壁
２４ 上部先端
２５ 下部先端
２６ 排気ベーン
２７ 菱形形状断面
２８ ベーン旋回軸
２９ 上部ベーンセクション
３０ 下部ベーンセクション
３２ 上流セクション
３３ 輪郭付きベーン側壁
３４ 下流セクション
３５ 上部表面
３６ 前方旋回継手
３７ 下部表面
３８ 第２の旋回軸
３９ バネ
４１ 上流端部
４２ 下流端部
４５ 継手
４６ 凹面形端部表面
４８ 凸面形端部表面
５０ 排気ベーン
５２ 掃引領域
５４ 連接型排気ベーン
５８ 連接型輪郭付き排気ベーン
５９ アクチュエータロッド
６０ 作動機構
６１ アクチュエータ
６３ 連結ピン
７０ 前方駆動リンク
７１ 上流接地連結部
７２ 前方ピン
７３ 接地連結部
７４ 後方駆動リンク
７６ 下流方向に延びるセクション
７７ レバーアーム
７８ 左側から右側へのバー
８０ 右側から左側へのバー
８２ 前方端部
８４ 左側端部
８７ 右側端部
８８ 前方端部
８９ 上流端部
９２ 後方旋回継手
９４ 下流端部
９６ 上部３バー交差リンク機構
９８ 下部３バー交差リンク機構
１００ 領域
１０１ 歯車作動機構
１０２ 後方バー
１０３ 駆動シャフト
１０４ 第１の駆動歯車
１０６ 第２の駆動歯車
１０８ 第１の被駆動歯車
１１０ 第２の被駆動歯車
１１２ 冷却空気噴射スロット
１１４ 冷却空気
１２０ ４バーリンク機構
１２２ 前方旋回可能バー
１２４ 後方旋回可能バー
１２６ 左側バー
１２８ 右側バー
１３０ 左側端部
１３２ 右側端部
１４０ 作動機構
１４１ 前方アクチュエータロッド
１４２ 後方アクチュエータロッド
１４３ 旋回可能継手接地連結部
１４４ 右側端部
１４５ 旋回可能継手
１４６ 後方端部
１４８ 前方レバーアーム
１５０ 後方端部
１５２ 左側端部
１５３ トラニオンピン
１５１ 前方旋回可能バー
１５４ 後方旋回可能バー
１５６ 伸縮式排気ベーン
１６０ 航空機用ガスタービンエンジン
１６２ 移行ダクト
１６４ 円形断面積
１６６ Ｄ字状断面積
Ａ 後方方向
Ｆ 前方方向
ＬＳ 左側横向き方向
ＲＳ 右側横向き方向
Ｕ 上方向
Ｄ 下方向
ＴＥ 後縁
Ａ１ 第１の流路面積
ＡＳ 負圧側流れ角度
ＡＴ 旋回角
ＰＡ 前方旋回点
ＰＢ 中間旋回点
ＰＣ 後方旋回点
ＰＤ 左側前方旋回点
ＰＥ 右側前方旋回点
ＰＦ 右側後方旋回点
ＰＧ 左側後方旋回点
ＡＲＵ 上流回転角
ＡＲＤ 下流回転角
ＡＳ１ 後方回転角
ＡＳ２ 前方回転角
ＡＳ３ 全回転角
Claims (2)
- 偏向されないノズルスロート部（１８）と、
前記スロート部（１８）から縦方向下流方向に延びるノズル外壁（２３）を有し、後面視菱形形状の発散セクション（１３）と、
前記ノズル外壁（２３）の上部表面（３５）から下部表面（３７）まで延びるベーン旋回軸（２８）の周りで横向きに旋回可能でありかつ前記発散セクション（１３）内で前記上部表面（３５）から前記下部表面（３７）まで延びる排気ベーン（２６）と、
を含み、
前記ベーン旋回軸（２８）が、前記ノズルスロート部（１８）に設置され、
前記排気ベーン（２６）が、前記ノズル外壁（２３）とシール接触状態になった側方に間隔を置いて配置された上部及び下部先端（２４、２５）を有し、
前記排気ベーン（２６）が、輪郭付きベーン側壁（２０）を有する
ことを特徴とするガスタービンエンジンヨー推力偏向排気ノズル（１０）。 - 前記輪郭付きベーン側壁（２０）が、凹面形であることをさらに特徴とする、請求項１記載の推力偏向排気ノズル（１０）。
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| US11/687,539 | 2007-03-16 | ||
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