JPH01253555A - ガスタービンの排気ノズル用冷却式ライナ組立体 - Google Patents

ガスタービンの排気ノズル用冷却式ライナ組立体

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JPH01253555A
JPH01253555A JP63082119A JP8211988A JPH01253555A JP H01253555 A JPH01253555 A JP H01253555A JP 63082119 A JP63082119 A JP 63082119A JP 8211988 A JP8211988 A JP 8211988A JP H01253555 A JPH01253555 A JP H01253555A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、航空機用ガスタービンエンジンに係り、特に
ノズルフラップのための軽量の冷却式ライナに係る。
従来の技術 ガスタービンエンジンの吐出ノズルは流路面積を変化さ
せたりガスの流れ方向を変化させるためのフラップを含
んでいる。かかるフラップは実質的に平坦であり、ノズ
ルの互いに対向し互いに平行な側壁の間にて枢動する。
フラップはエンジンの運転中には１５００下（８１６℃
）程度の高温に耐えなければならない。
フラップにライナを設は冷却空気を供給してライナの下
方の構造体を高温のガスより保護することが従来より行
われている。かかるライナは一般に比較的重い。何故な
らば、冷却空気の圧力に耐えるに必要な平坦面及び比較
的厚い壁がライナに使用されているからである。またラ
イナによっては、ライナとその下方の構造体との間の温
度差により惹き起こされる撓みに耐えることが必要であ
ることに起因して重いものがある。
厚く重い壁は実質的な歪みの虞れを招来するだけでなく
、操作されなければならないフラップのみならず航空機
の重量を増大する。
本発明の目的は、航空機の重量を殆ど増大せず、また熱
応力や圧力による応力を殆ど生ずることのない態様にて
フラップの内面が冷却されるよう構成されたライナ組立
体を提供することである。
発明の開示 ガスタービンの排気ノズルの平坦な支持構造体には複数
列の支持ヒンジが固定されている。薄いプレートのフラ
ップライナも支持ヒンジと整合された複数個のヒンジを
有しており、これらのヒンジにヒンジビンが挿通されて
いる。支持ブレ〜　トとライナとの間に加圧された空気
を供給する手段が設けられ、ライナは冷却空気の圧力が
ライナ内に発生するフープ（薄膜）応力により担持され
るよう互いに隣接する列のヒンジの間に於いては円弧状
をなすよう形成されている。ライナは外側のライナプレ
ートと、該プレートよりそれに近接して隔置された内側
の衝突プレートとを有している。
衝突プレートは空気を通しそれをライナプレートに導く
複数個の孔を有しており、ライナプレートは空気がそれ
を通過することを許しこれにより衝突プレートを冷却し
、またノズルの内側に空気膜を形成することを可能にす
る複数個の傾斜した孔を有している。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその実施例につ
いて詳細に説明する。
実施例 第１図には可動の上部フラップ１２と可動の下部フラッ
プ１４とを含むガスタービンエンジン用のノズル組立体
］０が図示されている。フラップ１２及び１４は側壁１
６に対しシールされた状態で上下方向に枢動されるよう
になっている。ノズル内を通過する高温のガスに曝され
るノズルの部分は、ハニカム支持プレート２０より隔置
され、これによりプレート２０との間に冷却流体ブレナ
ム２２を形成するライナ１８により覆われている。
第２図に示されている如く、冷却流体の流れ２４は枢軸
ピン２６を経て可動のフラップ１４の内側に流入する。
冷却流体は後に説明する如くライナ１８を冷却すべくブ
レナム２２へ流入する。
第３図に示されている如く、薄いプレートのライナ１８
は実際にはライナプレート２８と衝突プレート３０とよ
りなっている。各プレートは円の一部の形態をなす円弧
状をなしており、プレート２８の外側の半径は２５．４
ｃｍ　（１０１ｎｃｂ）であり、プレート３０の内側の
半径は２２．８ｃｍ（８゜９８１ｎｃｈ）であり、これ
ら二つのプレートの間の間隔は２．４８ｃｍ（０，９８
ｉｎｃｈ）である。各プレートの厚さは０．０５ｃｍ（
０，０２０１ｎｃｈ）であり、中心角約２４°の円弧に
沿って延在している。
同一の幅を覆うようライナの半径が増大されると、ライ
ナの中心角が小さくなり、ライナにより郭定される円筒
の直径が大きくなり、従ってフープ（薄膜）応力が増大
する。逆にライナの半径を低減すると、ライナがノズル
のガス流路内へ侵入する度合が増大し、これによりガス
流路の面積が減小する。好ましい中心角の範囲は１５〜
３０゜である。
ライナ１８には互いに１０．４６ｃｍ（４，１２ｉｎｃ
ｈ）隔置された列の形態にてヒンジ３２及び３４が固定
されている。チタニウムのハニカム構造体の形態をなす
支持プレート２０には２列のヒンジ３６及び３８が設け
られており、これらのヒンジはそれぞれヒンジ３２及び
３４の列と長手方向に整合されている。
複数個のヒンジを通る断面を示す第４図に最も良く示さ
れている如く、ヒンジ３８と３４との間にはライナ１８
が支持プレート２０に対し長手方向に膨張することを許
すクリアランス４２が設けられている。ライナに間近に
隣接する冷却構造が第５図に示されており、ブレナム２
２よりの空気はプレートの面に垂直な孔４４を通過し、
ライナ２８に衝突する。しかる後空気は傾斜した孔４６
を通過し、ライナの内面を冷却する膜を形成する。
上述の如き冷却は空気がプレートに平行に流れる対流冷
却に比して、プレートの間の間隔の変動に比較的敏感で
はないという利点を有している。
作動に於ては、衝突冷却されるプレー　トの温度が３７
１℃（７００下）程度の低い温度であるのに対し、ライ
ナ２８は８１６℃（１５００下）程度の比較的高い温度
になる。従ってこれら二つのプレートの膨張量に相違が
生じ、その結果これらの間の間隙が成る程度変動する。
従ってかかる特定の冷却構造はかかる間隙の変動を許容
するものである。
ノズル内の符号４８にて示された位置に於ける圧力は０
．　５４９ｂａｒ　　（８ｐｓｌ　）であるのに対し、
ブレナム２２内の圧力は約２２７５　ｂａｒ　　（３３
ｐｓｌ）である。第３図に於て矢印５０により示された
内圧による力は何れの箇所に於てもプレートの表面に対
し垂直である。従ってライナはそれに内圧が作用する状
況下に於ては薄い壁の円筒体と１７て作用し、全ての応
力はフープ（薄膜）応力であり、これにより曲げ応力が
生じることが回避され、また薄い壁の軽量のライナを使
用することがｒ□ｉＪ能になる。ライナの円弧に作かな
欠陥があったとニーでも、ライナの壁が薄いことにより
殆ど応力を生じることなく弓形に変形することができる
。ヒンジ３２及び３４の位置には壁厚が増大された部分
５２が設けられている。この壁厚が増大された部分の両
側のフープ応力の水平成分は互いに対向し２互いに相殺
するが、フープ応力の垂直成分はヒンジに伝達されなけ
ればならない。従ってライナの円弧に逆に湾曲した態様
にて滑らかに接続されたこの壁厚が増大された部分はか
かかる湾曲を受は入れる。壁厚が増大されることを要す
る位置の数が少数であるので、か（して壁厚が増大され
た部分によっては殆ど重量が増大されない。
ヒンジ及びヒンジピンは高温のガス４８より隔離されて
おり、これによりヒンジピンや支持プレートのヒンジ３
６．３８に特殊な材料を使用する必要がない。
第６図はプレート２８及び３０よりの力が隣接する一対
プレートによってはバランスされない最も外側の列のヒ
ンジの一つを示している。ブｌノートに固定された内方
へ延在する一体的なアーム５４がヒンジピン４０に対し
偏心して設けられており、支持プレート２０に固定され
たヒンジ５８の面５６に当接している。更に側部遮熱要
素６０が高応力の領域６２を高温より保護している。こ
れによりライナを過剰に枢動させるモーメントがヒンジ
５８とアーム５４との間に作用する力によって担持され
るようになっている。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図はガスタービンエンジンの可動のノズルフラップ
構造を示す斜視図である。 第２図は冷却空気の一般的な流れを示すフラップの断面
図である。 第３図はガスの流れ方向に見た場合に於けるフラップの
断面図である。 第４図はヒンジ及びヒンジピン構造を示す断面図である
。 第５図は衝突冷却構造を示す解図である。 第６図は最も外側の列のヒンジを示す部分断面図である
。 １０・・・ノズル組立体、１２・・・上部フラップ、１
４・・・下部フラップ、１６・・・側壁、１８・・・ラ
イナ。 ２０・・・支持プレート、２２・・・冷却流体プレナム
。 ２４・・・冷却流体の流れ、２６・・・枢軸ピン、２８
・・・ライナプレート、３０・・・衝突プレート＋３２
．３４．３６．３８・・・ヒンジ、４０・・・ヒンジビ
ン、４２・・・クリアランス、４４．４６・・・孔、５
２由壁厚が増大された部分、５４・・・アーム、５６・
・・面、５８・・・ヒンジ、６０・・・遮熱要素 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ガスタービンの排気ノズル用冷却式ライナ組立体にして
    、 平坦な支持構造体と、 前記支持構造体に固定された複数列の支持ヒンジであっ
    て、各列のヒンジは長手方向に整合された支持ヒンジと
    、 薄いプレートのフラップライナと、 前記フラップライナに固定された複数列のフラップヒン
    ジであって、各列のフラップヒンジは対応する列の支持
    ヒンジに長手方向に整合されており、前記支持ヒンジと
    前記フラップヒンジとの間に設けられた長手方向のクリ
    アランスにより前記ライナが前記支持プレートに対し相
    対的に長手方向に膨張することが許されるよう構成され
    たフラップヒンジと、各列の支持ヒンジ及び対応する列
    のフラップヒンジに挿通されたヒンジピンと、 前記支持構造体と前記ライナとの間に加圧された冷却流
    体を供給する手段と、 前記ライナは隣接する列のヒンジの間に於ては円弧状を
    なし、これにより冷却流体の圧力が前記ライナ内に生じ
    るフープ（薄膜）応力により担持されるよう形成されて
    いることと、 を含む冷却式ライナ組立体。
JP63082119A 1987-04-14 1988-04-01 ガスタービンの排気ノズル用冷却式ライナ組立体 Expired - Lifetime JP2617760B2 (ja)

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