JP5782463B2 - 連接型スライダトラック - Google Patents

Description

本明細書に開示した実施形態は総括的には、ガスタービンエンジン用の可変面積ファンノズルを構成するカウル部材のための連接型スライドトラックに関する。

従来型のガスタービンエンジンは、ファンセクションとその外径よりも大きい外径を有するファンセクションを備えたコアエンジンとを含む。ファンセクション及びコアエンジンは、長手方向軸線の周りに連続して配置されかつナセル内に収納される。主空気流れの環状通路は、ファンセクション及びコアエンジンを通って流れて主スラストを生成する。主空気流れ通路の半径方向外側に配置されたダクト又はファン流れ（バイパス空気）の環状通路は、ファンセクションを通って流れかつファンノズルを通して排出されてファンスラストを生成する。一般的には、バイパス空気は、エンジンコアカウルの外表面及びナセルの内表面間に形成された領域を通って流れる。そのような配置は、当業者には周知である。

一部の従来型ガスタービンエンジンのファンノズルは、固定ジオメトリを有する。固定ジオメトリのファンノズルは、巡航状態に対してと同様に離着陸状態に対して好適でなければならない。しかしながら、離着陸状態における要件は、巡航状態における要件とは異なる。巡航状態の場合には、巡航性能を増大させかつ燃料効率を最大にするためにより小さい面積又はより小さい直径のファンノズルを有することが望ましいが、より小さい直径のファンノズルはより多くの騒音を発生することになりまたエンジンストールを生じる可能性がある。従って、多くの従来型エンジンでは、巡航性能及び燃料効率は離着陸におけるガスタービンエンジンの安全性を保証するために妥協したものとなることが多い。

幾つかのガスタービンエンジンでは、可変面積ノズルを装備してきた。可変面積ノズルは、巡航状態時により小さいファン出口ノズル直径を有しまた離着陸状態時により大きいファン出口ノズル直径を有するようにすることができる。公知の既存可変面積ノズルは広範囲にわたる保全を必要とする複雑な機構を採用する可能性があり、このことは商用航空機において避けるのが望ましい。さらに、公知の可変面積ノズル機構はエンジンに大きな重量を付加する可能性があり、このことは性能に悪影響を与える。

従って、可変面積ノズルが幾つかのガスタービンエンジンに導入されてきたが、広範囲にわたる保全を必要とせずかつガスタービンエンジンに大きな重量を付加しない可変面積ノズルに対する必要性が依然として存在している。

一部の公知のガスタービンエンジン設計は、逆スラスト組立体を含む。例えば、公知のカスケード型逆スラスト組立体は、ナセル組立体内で固定カウル部材と係合した後方平行移動可能カウル（トランスカウル）を採用している。トランスカウルは、コアエンジンカウルと協働して出口ノズルで終端する環状バイパスダクトの少なくとも一部分を形成する。

固定カウル部材から離れる平行移動可能カウル（トランスカウル）の動きが、それを通ってファンバイパス空気が流れることができる通路を開放する。通路内に配置されたカスケード構造体は、トランスカウルの動きによって選択的に被覆されまた被覆を取られる。カスケード構造体は、バイパス空気を外向きかつ前向きに向け直して逆スラストを発生させる流れ配向ルーバを含む。複数のアクチュエータを利用してトランスカウルの動きを行なわせることができる。

逆スラスト組立体は、出口ノズルを通るバイパス空気のバイパスダクト内に移動して該バイパス空気の通路を閉塞する遮断ドアを含むことができる。それに代えて、幾つかの逆スラスト装置は、平行移動可能カウルがエンジンコアカウルと協働して遮断ドアを採用しないでバイパス空気の通路を閉塞する「ｂｌｏｃｋｅｒ−ｄｏｏｒ−ｌｅｓｓ（ブロッカ・ドア・レス）」として知られている。

逆スラスト組立体は、上部（ヒンジ）及び下部（ラッチ）ビームを備えたＣダクト又はＤダクトとも呼ばれることがある２つのカウル半体を含むことができる。トランスカウルは、上部及び下部ビームに固定されたレール又はスライダトラック上に取付けることができる。上部ビームは、エンジンのアクセス及び取外しのために逆スラスト組立体を開放するのを可能にする主ヒンジビームである。下部ビームは、２つのカウル半体を一体に固定するための手段を構成する。

連接型カウル逆スラスト組立体と関連する一部の構造体を利用して所望の可変面積ファンノズルを構成することは利点があると言える。

上記の必要性は、組立体を構成する例示的な実施形態によって満たすことができ、本組立体は、第１のカウル部材を支持可能である第１のスライダトラックと、支持部材と、第１のスライダトラック及び支持部材と支持結合状態になった機構とを含み、機構は、支持部材に対して連接可能な関係で第１のスライダトラックを取付けるように作動可能である。

別の例示的な実施形態は、組立体を含み、本組立体は、第１のカウル部材と、第１のカウル部材の表面によって少なくとも部分的に形成されかつファンノズル出口面積と関連状態になったファンノズルと、第１のカウル部材の位置を基準積込み位置及び変更積込み位置間で僅かに変更してファンノズル出口面積が第１のカウル部材の位置と共に可変になるように作動可能である該第１のカウル部材と作動可能な結合状態になった機構とを含む。

別の例示的な実施形態は、ファンノズル出口面積を変化させるための方法を提供する。本方法は、第１のスライダトラックを支持部材と連接可能な関係で取付けるステップと、第１のカウル部材を第１のスライダトラックと摺動可能な支持関係で取付けて、ファンノズルが該第１のカウル部材の表面によって少なくとも部分的に形成されるようにするステップと、第１のスライダトラックに対して第１のカウル部材を摺動させないで該第１のスライダトラックを連接して該第１のカウル部材が積込み位置及び変更積込み位置間で移動するようにすることよって、第１のノズル出口面積が第１のカウル部材の積込み位置と関連しまた第２の異なるノズル出口面積が第１のカウル部材の変更積込み位置と関連するように該第１のカウル部材の作動位置を変化させるステップとを含む。

本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。しかしながら、本発明は、添付図面の図と関連させて行った以下の説明を参照することによって、最も良く理解することができる。

図１は、ガスタービンエンジンの概略図。 図２は、簡単にするために図示していないトランスカウルを備えたガスタービンエンジンの側面図。 図３は、逆スラスト組立体の一部分の概略図。 図４は、複数の四バーリンケージを示すヒンジビーム及びスライダトラックの概略上面図。 図５は、スライダトラック及び四バーリンケージを示す概略側面図。

本明細書に開示した実施形態は、それを利用してファン出口ノズルの所望の可変面積を得ることができる逆スラスト組立体を構成する。

図１は、関連する航空機のエンジンパイロン１２から垂下された例示的なガスタービンエンジン１０の選択部分の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、エンジン中心線又は軸方向中心軸線Ａの周りに円周方向に配置される。ガスタービンエンジン１０は、ファン１４及びコアエンジン１６を含む。外側ハウジングつまりナセル２８（又はファンナセル）が、ファン１４の周りに円周方向に延びる。ファンバイパス通路３２が、ナセル２８及び内側ハウジングつまりエンジンカウル３４間で延び、エンジンカウル３４は一般的に、低圧圧縮機、高圧圧縮機、低圧タービン及び高圧タービン（簡単のために、ここではその全てを図示していないが当業者には周知である）を囲んでいる。

作動中に、ファン１４は、空気をコア流れＣとしてガスタービンエンジン１０内にまたバイパス空気流れＤとしてバイパス通路３２内に引込む。バイパス空気流れＤは、ナセル２８の後部に形成されたファンノズル４０を通して吐出流れとして放出される。従って、ファンノズル出口面積は、エンジンカウル３４に対するナセルの後部の位置によって決定される。本明細書に開示した例示的な実施形態は、エンジンカウル３４に対してナセルの後部の位置を変化させかつ従ってファンノズル出口面積に影響を与えるように作動可能である。

例示的な実施形態では、ナセル２８は、図２における平行移動可能なカウル部材がない状態で示した逆スラスト組立体５０を含む。例示的な実施形態では、上部ヒンジビーム５３及び下部ラッチビーム５４は、平行移動可能カウル部材の平行移動を支持するスライダトラック５８又はレールを含む。例示的な実施形態では、逆スラスト組立体５０は、本技術で公知のようにカスケード構造体６４を採用したカスケード型逆スラスト装置である。例示的な実施形態では、スライダトラック又はレールに沿った平行移動可能カウル部材の後方移動は、カスケード６６の被覆を取りかつそれを通してファン空気が前向きかつ外向き方向に吐出される通路を開放する。１つ又はそれ以上のトランスカウルアクチュエータ（この図には図示せず）は、積込み位置及び配備位置間で平行移動可能カウル部材を平行移動させるために利用される。

図３及び図４に関して、平行移動可能カウル部材５２は、飛行時に基準積込み位置に支持されまた着陸後に１つ又はそれ以上の配備位置に後方平行移動させて背景技術項に記載したようにファン空気を逆スラストのために利用するのを可能にすることができる。逆スラスト組立体５０は、軸線Ａにほぼ平行な方向に前向き及び後向きに平行移動させることができる１つ又はそれ以上の平行可能なカウル部材５２を利用するあらゆる構成を含むことができる。

例示的な実施形態では、平行移動可能カウル部材５２は、以下により詳細に記載したように１つ又はそれ以上の「変更」積込み位置に支持してファンノズル面積における変化をもたらすようにすることができる。例示的な実施形態では、スライダトラック又はレール５８は、そのそれぞれのヒンジ又はラッチビーム（図示したようなヒンジビーム５３）に対して移動可能な関係で取付けられる。例示的な実施形態では、複数の四バーリンケージ６０は、各スライダトラックと共に利用してスライダトラックの各々がトラックアクチュエータ６２に応答して連接されるようにする。四バーリンケージは、トラックアクチュエータの起動によりスライダトラックの連接を生じかつ平行移動可能カウル部材の前部領域の移動を最少にしながら該平行移動可能カウル部材の後部における僅かな外向き移動を生じるように配置しかつ協働させることができる。従って、平衡移動可能カウル部材は、スライダトラックに対して積込み位置を維持するがその位置はコアカウル３４に対して僅かに変更される。平衡移動可能カウル部材の変更位置は、図３に示すようにファンノズル４０の面積における変化の機会をもたらす。例示的な実施形態では、変更位置においてファンノズル面積は、平行移動可能カウル部材が基準積込み位置にある時にファンノズル面積に比較して増大させることができる。トラックアクチュエータ６２の移動は、平行移動可能カウル部材の様々な変更位置をもたらすように変更することができる。

図４に示すように、例示的な実施形態では、各スライダトラック５８に対して最多で５つの四バーリンケージを使用することができる。他の実施形態では、各スライダトラックに対してあらゆる好適な数の四バーリンケージを利用することができる。他の機構を利用してそのそれぞれの支持部材（上部又は下部ビーム）に対するスライダトラック５８の移動をもたらすことができることが予測される。従って、その上端部及び下端部上に支持された分割トランスカウルの場合には、同期運動を有する４つのトラックアクチュエータ６２を採用することができる。

図３を参照すると、トランスカウルアクチュエータ７０を示している。浮動しているように見えるものとして図示しているが、この図はトランスカウルの回転体に結合されるものとして理解されるトランスカウルアクチュエータ７０の例示的な位置を示していることを理解されたい。当業者は、トランスカウルアクチュエータ７０がスライダトラックの連接によるトランスカウルの変更位置への移動に適応すべきであることを評価するであろう。例えば、トランスカウルアクチュエータ７０は、ジンバル継手７２を含むことができると想定される。当業者はまた、一部のシールがスライダトラックにおける外部漏洩を回避するのに必要なものとすることができることを評価するであろう。

図５は、スライダトラック及び四バーリンケージの１つの側面図を示している。

従って、高クライムスラスト、低騒音及び改良型燃焼のような可変ファンノズル面積の利点は、複雑な又は重量のある機構がない状態で実現することができる。平行移動可能なカウル部材はスライダトラックに対して積込み位置に維持されるので、逆スラスト装置の不用意な配備と関連する安全問題が回避される。当業者が本明細書に記載した一般的原則から逸脱せずに本明細書に開示した特定の実施形態に対して一部の変更を想定することができると思われる。

本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が本発明を製作しかつ使用することを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲により定めており、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を含むか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。

１０ ガスタービンエンジン
１２ エンジンパイロン
１４ ファン
１６ コアエンジン
２８ ナセル
３２ バイパス通路
３４ エンジンカウル
４０ ファンノズル
５０ 逆スラスト組立体
５２ 平行移動可能カウル部材
５３ 上部ヒンジビーム
５４ 下部ラッチビーム
５８ スライダトラック
６０ 四バーリンケージ
６２ トラックアクチュエータ
６４ カスケード構造体
６６ カスケード
７０ トランスカウルアクチュエータ
７２ ジンバル継手
Ａ 軸方向中心軸線
Ｃ コア流れ
Ｄ バイパス空気流れ

Claims (10)

1. 組立体であって、
   第１のカウル部材を支持可能である第１のスライダトラックと、
   支持部材と、
   前記第１のスライダトラック及び支持部材と支持結合状態になった機構と、
   を含み
   前記機構が、前記第１のスライダトラックを前記支持部材に対し可動な結合で取付けることが可能である、
   組立体。
2. 前記機構と作動可能な関連状態になった第１のアクチュエータをさらに含み、
   前記機構が、前記第１のアクチュエータに対して応答して前記第１のスライダトラックを前記支持部材に対し移動させる、
   請求項１記載の組立体。
3. 前記機構が少なくとも１つの四バーリンケージを含む、請求項２記載の組立体。
4. 前記第１のスライダトラックと摺動可能な関係で取付けられた前記第１のカウル部材をさらに含み、
   前記第１のカウル部材が、基準収容位置及び少なくとも１つの展開位置間で平行移動するように作動可能である、
   請求項１記載の組立体。
5. 前記第１のカウル部材が、前記基準収容位置及び変更収容位置間において前記第１のスライダトラックの結合部によって移動可能な状態になっている、請求項４記載の組立体。
6. 前記第１のカウル部材によって少なくとも部分的に形成されたファンノズルをさらに含み、
   前記ファンノズルが、前記第１のカウル部材が前記基準収容位置にある時に第１のファンノズル出口面積と、また前記第１のカウル部材が変更収容位置にある時に異なる第２のファンノズル出口面積と、それぞれ関連状態になっている、
   請求項４記載の組立体。
7. 組立体であって、
   第１のカウル部材と、
   前記第１のカウル部材の表面によって少なくとも部分的に形成されかつファンノズル出口面積と関連状態になったファンノズルと、
   前記第１のカウル部材の位置を基準収容位置及び変更収容位置間で変更して前記ファンノズル出口面積が該第１のカウル部材の位置と共に可変になるように作動可能になった該第１のカウル部材と作動可能な結合状態になった機構と、を含む、
   組立体。
8. 前記機構が、アクチュエータの作動に応答する少なくとも１つの四バーリンケージを含む、請求項７記載の組立体。
9. 支持部材と、
   前記支持部材に対して可動な結合で取付けられた第１のスライダトラックと、
   を含み、
   前記第１のカウル部材が前記第１のスライダトラックと摺動可能な関係で取付けられ、また
   前記第１のカウル部材が、基準収容位置及び少なくとも１つの展開位置間で平行移動するように作動可能である、
   請求項７記載の組立体。
   
10. ファンノズル出口面積を変化させるための方法であって、
    第１のスライダトラックを支持部材に対し可動な結合で取付けるステップと、
    第１のカウル部材を前記第１のスライダトラックと摺動可能な支持関係で取付けて、ファンノズルが該第１のカウル部材の表面によって少なくとも部分的に形成されるようにするステップと、
    前記第１のスライダトラックに対して前記第１のカウル部材を摺動させないで該第１のスライダトラックを移動させ該第１のカウル部材が収容位置及び変更収容位置間で移動するようにすることよって、第１のノズル出口面積が前記第１のカウル部材の収容位置と関連しまた第２の異なるノズル出口面積が前記第１のカウル部材の変更収容位置と関連するように該第１のカウル部材の作動位置を変化させるステップと、
    を含む、方法。