JPH03134255A - 可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフラップの振動を減衰させる装置及びヒンジジョイント・アセンブリ - Google Patents

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】 技術分野 この発明は、一般にジェット航空機用排気ノズルに関し
、特に排気ノズルの外側フラップとその支持部材との間
に摩擦抵抗を与えるばねバイアス式軸受部材に関する。

従来技術 振動および励起問題は、高性能ジェット航空機の隣り合
う排気ノズル間に位置する乱流領域内に生成する空気力
学的力と関連している。航空機の翼に複数のジェットエ
ンジンを横並び関係で装着した場合、両エンジン間に流
れ剥離領域が形成される。排気ノズルの外側フラップは
両エンジン間で広い振動数範囲にわたって励起に遭遇す
ることになるので、この流れ剥離領域は排気ノズルの外
側フラップにとって過酷で有害な環境をつくり出す。

励起が原因で、外側フラップのヒンジジヨイントが急速
に摩耗し、またこれらのジヨイントおよびフラップの有
効寿命が比較的短くなる。このようなヒンジジヨイント
の摩耗は、ジェット航空機の飛行でよくある高速、低高
度条件でもつともひどくなる。ジェット航空機の運転中
止期間および複雑な保守管理にともなって経費がかさむ
ので、この摩耗問題は運転上および経済上の重大な問題
となる。

したがって、ジェット航空機排気ノズルのヒンジジヨイ
ントの振動による早期摩耗の問題に対する比較的低コス
トの解決策が望まれている。特に、１対の並置されたジ
ェットエンジン間の流れ剥離に起因する振動による摩耗
を軽減する比較的簡単な装置が必要とされている。

発明の要旨 この発明は上記のニーズを満たすために開発されたもの
で、その主な目的は、ジェットエンジン排気ノズルのヒ
ンジジヨイント（軸継手）の振動による摩耗を軽減する
振動減衰機構を提供することにある。

この発明の別の目的は、外側フラップおよびそれに関連
した支持部材間での振動減衰機構の取付、調整および交
換を簡単にすることにある。

このような目的を達成するこの発明のばねバイアス式軸
受組立体は、ジェットエンジン排気ノズルの外側フラッ
プに連結された１つ以上の装着うグに所定の力を加える
。固定式軸受を用いて、前部ヒンジジヨイント（軸継手
）の外側フラップ装着用ラグに軸線方向の力を直接加え
、また１対のばね荷重をかけた軸線方向に移動可能なス
ライダブロックを用いて、後部ヒンジジヨイント（軸継
手）の１対の外側フラップ装着用ラグに同様の力を加え
る。外側フラップおよびその一体の装着ラグが動的励起
（起振）力にさらされる間、これらの力は前部および後
部ヒンジジヨイントに伝達される。ばね荷重をかけた軸
受およびスライダブロックにより装着ラグの面に発生す
る摩擦は、ヒンジジヨイントのまわりの振動を減衰し、
その有効寿命を長くする作用をなす。

ばねキャニスタアセンブリ（ばね収容缶）を設けて、振
動減衰用軸受組立体の取付を容易にするのがよい。ばね
収容缶は軸受予荷重の設定も容易にする。組立工が組立
用工具や測定具を操作する余裕のある排気ノズルアセン
ブリ内の空間が限られていることを考えると、このこと
は特に望ましい。

上述した目的、特徴および利点を明確にするために、以
下にこの発明をさらに詳細に説明する。

実施例の記載 この発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する
。図面中、同じ符号は同じ部材を示す。

第１図は１対のジェット航空機排気ノズルの一部を示す
斜視図である。第１図に示す細部から明らかなように、
典型的な１対の航空機ジェットエンジン１０では、使用
中、１対の並置された可変面積排気ノズル１６の外側フ
ラップ１４間に流れ剥離領域１２が生成する。この流れ
剥離は、４つのジェットエンジンを多翼１８の内側位置
の下側に１対ずつ装着した航空機構造では特に顕著にな
る。前述したように、この励起および振動が原因で、外
側フラップ１４を排気ノズル１６に回転自在に連結する
ヒンジジヨイントが急速に摩耗する。

ヒンジジヨイントの通常の位置は第２図を見ると明らか
である。第２図には、排気ノズルアセンブリ２０が、複
数個の前部ヒンジジヨイント・アセンブリ２２および複
数個の後部ヒンジジヨイント・アセンブリ２４を含むも
のとして示しである。

排気ノズルアセンブリ２０は、円形静止排気ダクト２６
を含み、米国特許第４，１２８，２０８号に開示された
フラップと同様の、枢軸で回転自在に相互連結された複
数個のフラップから構成される。この枢軸相互連結をと
ることで、円形排気流路２８の断面積を選択的に変える
ことができる。

この面積の変化は、ジェットエンジンの様々な運転条件
の範囲にわたって遭遇する種々の質量流量および流体状
態に効率よく対応するのに望ましい。

第２図および第３図かられかるように、排気ノズル１６
の主な構成要素は、発散フラップ３０と発散シール３２
、主フラップ３４と主シール３６、外側フラップ１４お
よび付勢リング３８である。

前部ヒンジジヨイント・アセンブリ２２は、外側フラッ
プ１４を排気ダクト２６の環状フランジ４０に装着ブラ
ケット４２を介して回転自在に連結し、一方後部ヒンジ
ジョイント・アセンブリ２４は外側フラップ１４を発散
フラップ３０に回転自在にかつ軸線方向摺動自在に連結
する。これらについて以下に詳しく説明する。

前部ヒンジジヨイント・アセンブリ２２の細部を第４図
に示す。１つの外側フラップ１４を支持するのに間隔を
あけて配置した２つのヒンジジヨイント・アセンブリを
使用するが、ここには１つのアセンブリ２２だけを示す
。装着ブラケット４２には、クレビスの形態の１対の装
着アーム４４゜４６が設けられている。アーム４４には
正方形の穴４８が形成され、アーム４６には円形の穴５
゜が形成されている。正方形の穴４８の輪郭にぴったり
合致する正方形の外面５３を有するフランジ付きジャー
ナル軸受５２が穴４８に、摺動可能なすきまばめ関係で
はめられている。アーム４４および軸受５２の正方形の
係合面は、軸受５２が装着ブラケット４２に対して回転
するのを防止する。

円形外面５５を有する第２のフランジ付きジャーナル軸
受５４が、アーム４６に形成された円形の穴５０にぴっ
たりプレスばめされている。たとえばフランジ付きボル
ト５６の形態のヒンジピンが両方の軸受５２，５４およ
び両方の装着アーム４２．４４に挿通されている。ボル
ト５６は、軸受５：２．５４および装着アーム４２．４
４間にクレビス継手構造にて配置された外側フラップ装
着用ラグ（延長部）６０に形成された穴５８も貫通する
。

ラグ６０の穴５８にブッシング６２を配置してラグ６０
をボルト５６に回転自在に支持するのがよい。軸受５４
と外側フラップ装着用ラグ６０との間にクリアランス（
隙間）６３を残して、隣り合う前部ヒンジジヨイント・
アセンブリ２２間、特に外側フラップ装着用ラグ６０間
に公差をとれるようにするのが好ましい。したがって、
隙間６３を設けることで、前部ヒンジジヨイント・アセ
ンブリを互いに適切に配列することが確実にできる。

ボルト５６の露出端に同軸的に装着したコイルばね６４
のパイアスカから生れる摩擦を通して、振動減衰を外側
フラップ１４に与える。このパイアスカは、ねじ切りナ
ツト部材６６にトルクをかけて（つまりナツト部材６６
をまわして）、ばね６４を軸受５２またはボルト５６に
摺動自在に装着したワッシャ６８のような中間部材に対
して、軸線方向に所定の距離圧縮することによって設定
する。軸受５２のフランジ端面７０と外側フラップ装着
用ラグ６０の側面７２との間にばね６４が加える所定の
軸線方向荷重から、摩擦による減衰力が生れる。

ブッシング配列の比較的簡単なヒンジが、外側フラップ
１４の前部装着ブラケット４２のまわりでのある限度内
の回転を許しながら、前部ヒンジジヨイント・アセンブ
リ２２の振動を減衰することがわかる。外側フラップ１
４を囲む乱流領域１２（第１図）に存在する空気力学的
力に対する外側フラップ１４の前方部分の応答を減衰す
るのは、軸受５２の端面７０と装着ラグ６０の側面７２
との間の摩擦である。軸受５２は回転を阻止されている
ので、装着ラグ６０がボルト５６のまわりを回転すると
、軸受５２と装着ラグ６０との間にはかならず摩擦が発
生する。

後部ヒンジジヨイント・アセンブリ２４の作動原理は上
述したところと同じであるが、後部ヒンジジヨイント・
アセンブリ２４の構造はやや複雑である。後部ヒンジジ
ヨイント・アセンブリ２４は、発散フラップ３０に対す
る外側フラップ１４の回転および並進両方を可能にしな
ければならないからである。第５図および第６図に示す
ように、後部ヒンジジヨイント・アセンブリ２４は１対
の別々のヒンジジヨイント７４．７６を含み、これらジ
ヨイントはほぼ同じ構造をもつが、（好ましくは等しい
大きさの）パイアスカを反対方向にかける。便宜上、片
方の後部ヒンジジヨイント７４のみを詳しく説明する。

外側フラップ１４に固定された外側フラップ装着用ブラ
ケット７８は、１対のクレビス部材８０を含み、これら
のクレビス部材８０はそれぞれ１対の装着アーム８２．
８４を有する。装着アーム８２．８４にはそれぞれ、円
形のフランジ付き軸受９０．９２を受は入れるための円
形の穴８６゜８８が形成されている。

発散フラップ装着用ブラケット９４は１対の発散フラッ
プ装着用ラグ９６を含み、各ラグ９６には排気ノズル１
６の長さ方向軸線に沿って延在するスロット（長溝）９
８が形成されている。長溝９８は、外側フラップ１４お
よび発散フラップ３０間の回転および直線並進両方を許
容する直線状案内路として働く。各長溝９８にはスライ
ダブロック１００が摺動自在にはまっている。フランジ
付きボルト５６のようなヒンジピンが各軸受９０゜９２
、各装着アーム８２，８４、ラグ９６およびスライダブ
ロック１００に挿通されている。１対の交換可能なライ
ナ９９がラグ９６とスライダブロック１００との間に、
ラグ９６を摩耗から保護する犠牲的摩耗部材として設け
られている。

コイルばね６４がフランジ付きボルト５６の頭部と軸受
９２との間で所定の全圧縮され、所定のパイアスカをス
ライダブロック１００の外面１０２に加える。このパイ
アスカはスライダブロック１００からライナ９９を介し
てラグ９６に伝達される。すなわち、スライダブロック
１００の内面１０３が、ライナ９９との摺動バイアス接
触を介してばね６４のパイアスカを伝達する。前部ヒン
ジジヨイント・アセンブリ２２の場合と同様、ばね６４
のパイアスカは、ナツト部材６６をフランジ付きボルト
５６に沿って所定の距離回転移動することによって設定
する。この後部ヒンジジヨイント・アセンブリ２４にも
前部ヒンジジヨイント・アセンブリ２２の場合と同様に
１つ以上のワッシャ６８を用いることができる。

装着アーム８２．８４は互いに離れ、各ラグ９６、軸受
９０およびスライダブロック１００に関して適当な寸法
とされ、軸受９０．ラグ９６およびスライダブロック１
００間にクリアランス（隙間）１０４を残す。この隙間
を設けることで、確実に、すべての有意な振動減衰力が
スライダブロック１００の内面１０３とラグ９６の側面
１０６との間にライナ９９を介して発生する。この隙間
は前述した通りの組立公差も与える。

排気ノズル１６を動かす際にスライダブロック１００が
長溝９８に沿ってすべるので、外側フラップ１４と発散
フラップ３０との間に軸線方向移動が可能になる。軸受
９２とスライダブロック１００との間の静摩擦力は、軸
受９２をスライダブロック１００にロックする作用をな
し、一方スライダブロック１００とラグ９６との間には
ある限度内の軸線方向すべりが許される。この静摩擦は
、２つのエンジン間の剥離した流れにより排気ノズル１
６が励起されたときに、軸受９２とスライダブロック１
００とが相互に移動するのを防止する。

スライダブロック１００は、衝撃および摩擦による摩耗
の際にボルト５６および長溝９８を互いに保護し、また
パイアスカを加え得る表面１０２を提供するという２つ
の目的に役立つ。排気ノズルを動かす際に、スライダブ
ロック１００は長溝９８に沿って並進し、こうして外側
フラップ１４と発散フラップ３０との間の軸線方向移動
を可能にする。スライダブロック１００の穴に挿通され
たフランジ付きボルト５６は後部ヒンジジヨイント２４
に必要なあらゆる回転を許す。

もしもスライダブロック１００がないか、スライダブロ
ック１００が擦り切れてフランジ付きボルト５６が長溝
９８に直接接触すると、ヒンジの有効寿命は大幅に短く
なる。長方形の平面接触区域を有するスライダブロック
は、長溝９８と線接触するだけのフランジ付きボルト５
６の円筒形表面よりはるかに耐摩耗性にすぐれた表面を
与えるデザインだからである。適当な摩耗表面を提供す
るほかに、スライダブロック１００は、ヒンジを減衰す
るのに必要なばね力を伝達する表面１０２を提供する。

この力を適切にバイアスすることはヒンジ寿命を長くす
るのに必要である。

コイルばね６４により前部および後部ヒンジジヨイント
・アセンブリ２２および２４両方に適正なパイアスカを
加えることを確実にするために、第７図および第８図に
示すように、ばねキャニスタアセンブリ（ばね収容缶）
１０８を用いてコイルばね６４の作用長を制御する。組
立工がこれらのばねの所望の作用長を設定するのに別々
の測定装置を用いなければならないよりは、ばね収容缶
１０８を用いれば、このばね作用長を自動的に設定する
ことができ好都合である。これにより、外側フラップの
排気ノズルへの組立が著しく簡単になり、また外側フラ
ップ１４と発散フラップ３０との間の作業空間が限定さ
れていることを考えると取付および交換時間が著しく短
縮される。

ばね収容缶１０８は、コイル圧縮ばね６４の平坦に研削
した端部１１０が保持リング１１２に栓溶接、ろう付け
などにより固着され、環状ばねリミッタ（制限部材）１
１４が両保持リング１１２間に保持された構成である。

各保持リング１１２には、その内径に沿って等間隔で複
数の扇形切欠き１１６を形成して、ばね６４を保持リン
グ１１２の内面に溶接する作業を可能にするのが好まし
い。ばね制限部材１１４は、コイルばね６４の自由長さ
より短く、コイルばね６４の所定の圧縮状態での望まし
い作用長に等しい長さに寸法を決めである。ばね制限部
材１１４はさらに、内部でコイルばね６４が半径方向に
自由に動けるような内径に寸法を決めである。

第９区および第１０図かられかるように、ナツト６６に
トルクを加えてコイルばね６４を圧縮すると、ばね制限
部材１１４は最終的に保持リング１１２に接触し、これ
によりコイルばねのそれ以上の圧縮を防止する。こうな
れば、コイルばね６４の所定の作用長を達成できる。こ
のばね収容缶１０８は分解できない組立体部品であるの
で、追加する別々のヒンジジヨイント・アセンブリ部品
の数が少なくなる。

以上、現在考えられるこの発明の好適な実施例を説明し
た。しかし、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改変が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１対のジェット航空機排気ノズルの一部の斜視
図、 第２図は代表的な排気ノズルアセンブリを一部破断して
示す斜視図、 第３図は排気ノズルを形成する主な構成要素を示す第２
図のＡ−Ａ線方向に見た側面図、第４図はこの発明の前
部ヒンジジヨイント・アセンブリのピボット軸線に沿っ
て見た部分的断面図、 第５図はこの発明の後部ヒンジジヨイント・アセンブリ
のピボット軸線に沿って見た部分的断面図、 第６図は後部ヒンジジヨイント・アセンブリの１つの側
面図、 第７図は第８図のＢ−Ｂ線方向に見たばね収容缶の断面
図、 第８図は第７図のばね収容缶の端面図、第９図はばね収
容缶を取り付けた前部ヒンジジヨイント・アセンブリの
断面図、そして第１０図はばね収容缶を取り付けた後部
ヒンジジヨイント・アセンブリの断面図である。 主な符号の説明 １０・・・エンジン、１２・・・流れ剥離領域、１４・
・・外側フラップ、１６・・・排気ノズル、２０・・・
排気ノズルアセンブリ、２２．２４・・・ヒンジジヨイ
ント・アセンブリ、２６・・・排気ダクト、２８・・・
排気流路、３０・・・発散フラップ、３４・・・主フラ
ップ、４２．７８・・・装着ブラケット、４４．４６，
８２゜８４・・・装着アーム、５２，５４，９０．９２
・・・軸受、５６・・・フランジ付きボルト、６０．９
６・・・装着ラグ、６２・・・ブッシング、６４・・・
コイルばね、６６・・・ナツト、７０・・・軸受５２の
端面、７２・・・ラグ６０の側面、９８・・・長溝、９
９・・・ライナ、１００・・・スライダブロック、１０
８・・・ばね収容缶、１１２・・・保持リング、１１４
・・・ばね制限部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフラップの
   振動を減衰する装置において、少なくとも１つのピボッ
   トジョイントで上記フラップと上記ノズルとを相互連結
   し、上記ジョイントは、上記フラップに所定の力を加え
   て、上記フラップが上記ジョイントのまわりを移動する
   際に上記ジョイントと上記フラップとの間に摩擦による
   減衰力を発生するバイアス手段を備えるフラップの振動
   減衰装置。 ２、上記バイアス手段がばね手段を含む請求項１に記載
   の装置。 ３、上記フラップが上記ジョイントに回転自在に連結さ
   れた装着ラグを含む請求項１に記載の装置。 ４、さらに上記装着ラグを貫通して上記フラップを上記
   ノズルに連結するヒンジピンを備える請求項３に記載の
   装置。 ５、さらに上記ヒンジピンを上記ジョイント内に支持す
   る軸受手段を備える請求項４に記載の装置。 ６、上記バイアス手段が所定の力を上記装着ラグに上記
   軸受手段を介して加える請求項５に記載の装置。 ７、上記軸受手段が第１ジャーナル軸受および第２ジャ
   ーナル軸受を含み、少なくとも第１ジャーナル軸受が上
   記ピボットジョイントに回転しないように固定された請
   求項５に記載の装置。 ８、上記第１ジャーナル軸受が上記ヒンジピンに摺動自
   在に装着された請求項７に記載の装置。 ９、上記第１ジャーナル軸受が所定の力を上記装着ラグ
   に直接加える請求項８に記載の装置。 １０、さらに上記ジョイントと作動的に関連し、上記フ
   ラップの上記ジョイントに対する回転および並進両方を
   許容する案内手段を備える請求項１に記載の装置。 １１、さらに所定の力を上記バイアス手段から上記フラ
   ップに伝達する摺動係合手段を備える請求項１０に記載
   の装置。 １２、さらに上記ジョイントと作動的に関連し、所定の
   力を設定する手段を備える請求項１に記載の装置。 １３、上記設定手段が管状部材を含み、上記バイアス手
   段が上記管状部材内に保持されたばねを含む請求項１２
   に記載の装置。 １４、上記設定手段が所定の力を制限する限定手段を含
   む請求項１２に記載の装置。 １５、上記限定手段が上記バイアス手段を囲み、バイア
   ス手段の圧縮を制限する缶を含む請求項１４に記載の装
   置。 １６、振動を減衰するための摩擦力をピボット連結ラグ
   に加えるピボットジョイントにおいて、装着ブラケット
   と、 上記装着ブラケットに設けられた少なくとも１つの支持
   アームと、 上記支持アームで摺動自在に支持された軸受と、上記支
   持アームを上記装着ブラケットに回転自在に連結するピ
   ボットピンと、 上記ピボットジョイントと作動的に関連し、上記軸受を
   上記ラグに向けてバイアスして上記摩擦力を発生するバ
   イアス手段とを含むピボットジョイント。 １７、上記支持アームとして第１支持アームおよび第２
   支持アームを含み、各支持アームが上記装着ブラケット
   に連結されてクレビスを形成する請求項１６に記載のジ
   ョイント。１８、さらに上記ラグおよび上記軸受間に配
   置されたスライダブロックを備える請求項１６に記載の
   ジョイント。 １９、上記ラグに上記スライダブロックと係合する細長
   い案内表面が形成された請求項１６に記載のジョイント
   。