JPH02275025A - 航空機用ガスタービン機関のノズルのフラップ間封じセグメント - Google Patents

航空機用ガスタービン機関のノズルのフラップ間封じセグメント

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JPH02275025A
JPH02275025A JP1317954A JP31795489A JPH02275025A JP H02275025 A JPH02275025 A JP H02275025A JP 1317954 A JP1317954 A JP 1317954A JP 31795489 A JP31795489 A JP 31795489A JP H02275025 A JPH02275025 A JP H02275025A
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JP
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nozzle
turbine engine
gas turbine
seal
segment
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Application number
JP1317954A
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English (en)
Inventor
William C Lippmeier
ウィリアム・チャールズ・リップメイアー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • F02C7/28—Arrangement of seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
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    • F02K1/80—Couplings or connections
    • F02K1/805—Sealing devices therefor, e.g. for movable parts of jet pipes or nozzle flaps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
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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】 発明の分野 この発明はガスタービン機関の排気ノズル、更に具体的
に云えば、軸対称なベクトル操作可能なｉＪｌ［ノズル
の溌散形フラップの間に用いる封じに関する。
従来技術の説明 可変面積軸対称ノズルは業界で周知であり、ゼネラルや
エレクトリック社のＦＩＩＯエンジンの様な機関に用い
られている。こう云う機関の排気ノズルは収斂発散形フ
ラップ及び封じを用いて、排気の流れを空気力学的に制
御し、燃焼吐出空気流の圧力及び熱エネルギを機関に対
する速度及び前向き推力に変換する。この様なノズルの
作り方及びその為の手段が、米国特許第４．１７６．７
９２号、同第４，２４５．７８７号及び同第４゜１２８
．２０８号を含む多くの文献に示されている。ゼネラル
・エレクトリック・カンパ、ニイで開発された発明によ
って表わされる様に、こう云う形式のノズルに新しい機
能、即ち推力のベクトル操作が追加されている。
個々のフラップ及び封′じが、全体的なノズル及び推力
のべりトル操作機能を形成プ゛るのに、どの様に互いに
関係し且つ作用するかにつついて詳しいことは、係属中
の米国特許出願通１２番号第３３６．３６９号（１９８
９年１２月１１日米国出願）に記載されている。軸対称
の収斂発散形ノズルに対するフラップ間封じは、いろい
ろな設計１．配置及びその一部分をニーで引用した米国
特許に現われている様に、ガスタービン機関のノズルの
設！１技術者にとって、常に興味のある問題及び挑戦の
対象であった。
可変のど及び出口面積を有するノズルを含めた従来のノ
ズルは、機関又はノズルの中心線に対する夫々の姿勢又
は旋回角に円周方向の変動がない様に、機関の中心線に
対し、全体的に同時に、同じ角度だけ旋回し又はその姿
勢を変える様なノズル・フラップ及びノズル・フラップ
封じを用いている。軸対称のベクトル操作ノズルは、こ
れまで背も困難な問題に対して更に新しい次元を追加す
るものである。即ち、その向き又は姿勢が絶えず変化す
る２つの面の間をどの様に密封するかである。
この発明は、機関の中心線に対して、且つ互いにも異な
る角度にわたって旋回する２枚の隣合った発散形フラッ
プの間を密封するフラップ間封じの密封の問題を取上げ
る。各々のフラップは収斂形フラップ又はそれが取付け
られている他のノズル要素に対して円錐形を形成する様
な運動で旋回することが出来る。別の云い方をすれば、
問題は機関又はノズルの中心線に対するノズル・フラッ
プの姿勢が円周方向に変化することである。
どんなノズル及びガスタービン機関の設計でもそうであ
るが、軽量であると共に、製造、保守及び修理が容易で
比較的低置であり、高い温度及び応力の環境内での耐久
力が大きいことが望ましい。
従って、この発明の主な目的は、ガスタービン機関の軸
対称ベクトル操作排気ノズルのノズル・フラップの間を
密封することである。
この発明の別の目的は、ガスタービン機関の軸対称ベク
トル操作可変排気ノズルの発散形フラップの間を密封す
ることである。
この発明の別の目的は、ガスタービン機関の軸対称ベク
トル操作可変排気ノズルの発散形フラップの間を密封す
るに当たって、隣接するフラップがベクトル操作の間、
ノズルの中心線に対して異なる角度又は姿勢に回転する
場合の密封を施すことである。
この発明の別の目的は、ノズルの中心線に対するノズル
・フラップの姿勢の円周方向の変化範囲全体にわたって
、軸方向及び円周方向の封じの完全さを保つ様に、発散
形フラップの間を密封することである。
この発明の別の目的は、軸対称ベクトル操作可変排気ノ
ズルの発散形フラップの間に、軽量で製造及び修理が容
易な密封手段を設けることである。
この発明の別の目的は、軸対称ベクトル操作可変排気ノ
ズルに用いるフラップ間封じに対する封じセグメントと
して、封じ及びノズルの修理及び保守が容易に出来る様
な封じセグメントを提供することである。
上に述べた問題並びにその他の特徴及び利点は、以下図
面について説明する所から、更に容易に理解されよう。
発明の要約 簡単に云うと、この発明の一面では、発散形封じが好ま
しくは中空の背骨を持ち、この背骨は幾分楕円形の断面
を持っていて、背骨をノズルの収斂形封じの不動部材に
、ある軌道で動ける様に接続する手段がその前端に設け
られている。複数個の封じセグメントが背骨に沿って軸
方向に配置されていて、ノズルの動作中、相接するセグ
メントが重なりあって密封係合する様な形で、セグメン
トを背骨に取付ける取付は手段を持っている。縦方向に
伸びる封じ区間が内側及び外側を向く面を有し、内側を
向く面はノズルの排ガスの流れと向い合う様に設計され
ており、封じ区間に取付けられたフランジが取付は手段
を持っている。この取・付は手段は四つ葉クローバ形の
孔を有し、セグメントを背骨の軸線の周りに捩ることが
出来る様な形で、封じセグメントを取付ける。
特定の実施例の封じは封じセグメントを有し、封じ区間
は外面が向い合う方向に外向きに弯曲している。セグメ
ントはノズルの中心線に向って外向きに弯曲しており、
セグメントに沿ってその曲率が変化し、後端によるセグ
メントが最も強く弯曲し、一番前側のセグメントは弯曲
度が最も小さい。
図面にはこの発明の好ましい実施例が示されているが、
この発明の範囲内で、種々の変更を加えることが出゛来
ることは云うまでもない。
好ま１７い実施例の説明 第１図には、ガスター　ビン機関のｅｄ＋対称ベクトル
操作ノズルが全体的に１０で示されており、ケーシング
１２を有すると共に、流れに対１７て直列に、係属中の
米国特許出願通１−１番号第３３６，３６９号に記載さ
れた好ましい実施例のノズルの様に、収斂形区間１８、
のど部２４及び発散形区間２６を白゛する。この発明が
、軸対称のノズルの中心線８の周りの円周方向に配置さ
れた発散形フラップ２８の間に円周り向に配置された発
散形封じ３０と１７で全体的に示されている。発散形フ
ラップ２８は、ノズルの排気通路及び排気の流れ４０の
方向を定める様に制御される。外側フラップ１６がノズ
ル１０の収斂形及び発散形区間の周りの空気力学的な整
形をする。軸対称ノズルの従来の動作は、ノズルの出口
面積Ａ９又はのど部面積へ８又はその両方を開閉するも
のであった。何れの場合も、ノズルの形は軸対称のま与
であり、各々の発散形フラップ２８の他の発散形ノズル
・フラップに対する姿勢は全体的に同じま＼であった。
二の発明の好まし、い実施例では、発散形封じ３０を設
けて、異なる発散形フラップ２８を軸対称の位置から相
異なる角１０：まで旋回させることにより、機関の推力
のベクトル操作を行なう為の手段を収容する。発散形フ
ラップが軸対称ノズルの中心線８に対して４（径り向Ｒ
及び接線方向Ｔ（第１０図及び第１１図に更にはっきり
と示す）に旋回する。
見方を変えれば、ベクトル操作は、非対称の発散形ノズ
ル区間２６を形成することにより、円周方向に隣合った
発散形フラップが、隣接したフラップの姿勢とは異なる
姿勢まで旋回又は回転することである。
第２図、第３図、第４図及び第９図について説明すると
、発散形封じ３０が、背ｆ１５ｏと９、この背骨の軸方
向に配置された複数個の独特な封じセグメント５６とで
構成される。各々の封じセグメント５６が、背■゛５０
に取付けられたフランジ６０から片持ちになった封じ区
間５８を持ち、機関の運転中、隣合った封じセグメント
が重なり合って密封係合をする様になっている。
各々の封じセグメント５６の各々の封じ区間５８は背将
に沿って独特である。違いは、封じ区間の曲率又は弯曲
にある。曲率が最も大きいのは、第２図にはっきりと見
られる様に、封じの後端である。これは、一番前側から
一番後側に向って、相次ぐ各々の封じ区間５６のフラン
ジ６０と封じ区間５８の間の界面が徐々に弯曲すること
からも理解されようゆ第３図に見られる様に、平面の形
゛で見た面積は、各々のセグメントで同じま＼であるこ
とが好ま１７い。この違いは、ノズルの発散形区間の前
端とは対照的に、ノズルの後端に存在する隣接するｇ：
、成形フラップ２８の間に一層大きなすき間を設置′３
る為である。セグメント５６は板金から打抜くことが好
ましく、各々のセグメントに対しては異なるダイス装置
が必要であり、各々のセグメントを正確な輪郭にするこ
とが出来る。各々のノズルに１２個の発散形封じ３０を
設けることが好ましく、所定の封じに沿った夫々１組の
セグメントは、ノズルの円周方向で、封じどうして同じ
であることにより、節約をｉｉ’ｆ’る。フランジ取Ｎ
ＩＪ手段は、フランジ６０の間のスペーサ６４と、フラ
ンジ及びスペーサの間の座金６６とで構成される。背骨
５０の各々の端にボルトの端蓋７ｏをはめ、それにプ゛
ット６２を捩じ込んで、集成体を締付１ノる。こ＼で第
７図を見るど、背骨５ｏに取付＋７られたフランジ６０
の断面が更に詳（７く示されている。フランジ６０は四
つ葉クローバ形の孔７２を持ち、これが背骨５ｏを受入
れる。背骨は楕円形断面を持つ中空管と１．て示されて
いる。
第５図及び第６図には封じ保持手段８ｏが示されており
、これはレール・アーム８５と、図面に示してない隣接
した発散形フラップに取トｊけた！・ラックにはまり、
それに沿って移動するレール８Ｂとを含む。このフラッ
プ及び１ノール装置が、公知の様に、封じ及び隣接する
フラップを整合させるのに使われる封じ保持装置を構成
する。保持手段８０が、スペーサ６４に取付けること等
の適当な手段により、背骨に取付けらねる。
動作について説明すると、第１０図の軸対称な形のノズ
ルは、発散形フラップ２８を夫々Ｒ及びＴで示した半径
方向及び接線方向旋回することにより、第１１図に示す
様に非対称にする。第１１図に示す例は、排気の流れを
下向きにベクトル操作して、ピッチ平面内のベクトルで
表わされる推力を発生する。フラップが大体６時の方向
に下向きに旋回することが示されているが、傾きの向き
を９時に変えて、ヨー平面内のベクトルで表わされる推
力を発生することが出来る。最後に、もう一つの傾きの
向きにより、ピッチ及びヨーのベクトルで表わされる組
合せの推力が発生されるが、これはガスタービン機関に
とって従来その要求の強かった、非常に望ましい能力で
ある。
運転中、高圧の排ガスが全てのフラップ及び封じを外向
きに押し、フラップはその作動装置によって所定位置に
保持され、封じは封じ保持手段８０によって所定位置に
保持される。この高圧の力による半径方向外向きの力が
、隣接するフラップと重なり係合してそれより半径方向
内側にある封じを強制的に流密係合させる。この発明は
、推力のベクトル操作の為、非対称発散形ノズル区間を
作る様な形にフラップを旋回させた時、発散形封じ及び
関連する封じセグメント及び封じ区間を発散形フラップ
に対して正しく整合した状態に保つ。
この発明は、推力ベクトル操作の間の漏れを最小限にす
る。この発明は、のど部面積及びノズル排気面積を変え
る為の発散形及び収斂形フラップの普通の旋回の間も、
フラップの間を密封し、フラップとの密封作用を最大に
すると共に漏れを最小にする。第２図乃至第８図から判
る様に、各々の封じセグメント５６は背骨５０の周りに
捩れることが出来、こうして隣接する発散形フラップ２
８との密封作用を最大にする様に、自ら向きを整えるか
又はその封じセグメント５６を整合させる。
こう云うことを達成する為の力が、ノズル内の高圧の排
ガスから供給される。更に封じセグメント５６の曲率又
は外向きの弯曲は、封じセグメントを発散形フラップに
押付けられた引張り状態に常に保つことによって、密封
作用を更によくする。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のガスタービン機関の軸対称推力ベク
トル操作可変排気ノズル区間及び封じ手段の斜視図、 第２図はこの発明の発散形封じの斜視図、第３図はこの
発明のフラップ間封じを、ノズルの排気の流れとは反対
の封じの側から見た平面図、第４図は第２図の封じを軸
方向中心線で切った断面図、 第５図は第２図の封じを、その比較的上流側の部分で後
側から前側を見た断面図で、封じセグメントの弯曲が比
較的小さいことを示す。 第６図は第２図の封じの比較的下流側の部分で後から前
側を見た断面図で、封じの後端に向って封じセグメント
の弯曲が比較的大きくなることを示す。 第７図は第２図の封じを前側に向って見た後側端面図、 第８図は封じセグメントのフランジを通る部分で見た第
２図の封じの後から前側を見た断面図、第９図は第４図
の封じの分解断面図、 第１０図は第１図の装置を後側から前側に見た図で、撓
み又はベクトル操作角が００である時の排気ノズルを示
す。 第１１図は第１図の装置を後側から前側に見た図で、例
として撓み又はベクトル操作角が負の角度である時の排
気ノズルを示す。 主な符号の説明 ２８：発散形フラップ ３０：発散形封じ ５０：背骨 ５６：封じセグメント ５８：封じ区間 ６０：フランジ ６４ニスペーサ ６６：座金

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内側及び外側を向く面を持つ縦方向に伸びる封じ区
    間を有し、外側を向く面はノズルの排ガスの流れに面す
    る様に設計されており、更に前記封じ区間に取付けられ
    たフランジと、該フランジをフラップ間封じに取付ける
    取付け手段とを有する航空機用ガスタービン機関のノズ
    ルのフラップ間封じセグメント。 ２、前記取付け手段が前記セグメントを縦軸線の周りに
    捩ることが出来る様にする手段を有する請求項１記載の
    航空機用ガスタービン機関のノズルのフラップ間封じセ
    グメント。 ３、前記取付け手段が前記フランジに四つ葉クローバ形
    の孔を有する請求項２記載の航空機用ガスタービン機関
    のノズルのフラップ間封じセグメント。 ４、前記封じ区間が弯曲している請求項３記載の航空機
    用ガスタービン機関のノズルのフラップ間封じセグメン
    ト。 ５、前記封じ区間の少なくとも一部分が排ガスの流れの
    方向に外向きに弯曲している請求項４記載の航空機用ガ
    スタービン機関のノズルのフラップ間封じセグメント。 ６、前記封じ区間の弯曲度が前記封じ区間の後端に向っ
    て増加する請求項５記載の航空機用ガスタービン機関の
    ノズルのフラップ間封じセグメント。 ７、前記セグメントが１枚の板金で形成されている請求
    項６記載の航空機用ガスタービン機関のノズルのフラッ
    プ間封じセグメント。 ８、内側及び外側を向く面を持つ縦方向に伸びる封じ区
    間を有し、外側を向く面がノズルの排ガスの流れと向い
    合う様に設計されており、更に該封じ区間に取付けられ
    たフランジと、該フランジをフラップ間封じに取付ける
    取付け手段とを有する航空機用ガスタービン機関のノズ
    ルの発散形封じセグメント。 ９、前記取付け手段が前記セグメントを縦軸線の周りに
    捩れる様にする手段を含む請求項８記載の航空機用ガス
    タービン機関のノズルの発散形封じセグメント。 １０、前記取付け手段が前記フランジに四つ葉クローバ
    形の孔を有する請求項９記載の航空機用ガスタービン機
    関のノズルの発散形封じセグメント。 １１、前記封じ区間が弯曲している請求項１０記載の航
    空機用ガスタービン機関のノズルの発散形封じセグメン
    ト。 １２、前記封じ区間の少なくとも一部分が排ガスの流れ
    の方向に外向きに弯曲している請求項１１記載の航空機
    用ガスタービン機関のノズルの発散形封じセグメント。 １３、前記封じ区間の弯曲度が封じ区間の後端に向って
    増加する請求項１２記載の航空機用ガスタービン機関の
    ノズルの発散形封じセグメント。 １４、前記セグメントが１枚の板金で形成されている請
    求項１３記載の航空機用ガスタービン機関のノズルの発
    散形封じセグメント。 １５、背骨と、 該背骨に取付けられた複数個の封じセグメントとを有し
    、 該セグメントは内側及び外側を向く面を有する縦方向に
    伸びる封じ区間を有し、外側を向く面はノズルの排ガス
    の流れと向い合う様に設計されており、更に前記セグメ
    ントが前記封じ区間に取付けられたフランジと、該フラ
    ンジをフラップ間封じに取付ける取付け手段とを有する
    航空機用ガスタービン機関のノズルの発散形封じ。 １６、前記取付け手段が前記セグメントを縦軸線の周り
    に捩れる様にする手段を有する請求項１５記載の航空機
    用ガスタービン機関のノズルの発散形封じ。 １７、前記取付け手段が前記フランジに四つ葉クローバ
    形の孔を有し、前記背骨が楕円形断面を有する請求項１
    ６記載の航空機用ガスタービン機関のノズルの発散形封
    じ。 １８、前記封じ区間の少なくとも一部分が排ガスの流れ
    の方向に外向きに弯曲している請求項１７記載の航空機
    用ガスタービン機関のノズルの発散形封じ。 １９、前記封じ区間の弯曲度が該封じ区間の後端に向っ
    て増加する請求項１８記載の航空機用ガスタービン機関
    のノズルの発散形封じ。 ２０、前記セグメントが１枚の板金で形成されている請
    求項１９記載の航空機用ガスタービン機関のノズルの発
    散形封じ。
JP1317954A 1989-04-11 1989-12-08 航空機用ガスタービン機関のノズルのフラップ間封じセグメント Pending JPH02275025A (ja)

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