JPH04228837A - 自動バイパス運転方法および装置 - Google Patents

自動バイパス運転方法および装置

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JPH04228837A
JPH04228837A JP3012382A JP1238291A JPH04228837A JP H04228837 A JPH04228837 A JP H04228837A JP 3012382 A JP3012382 A JP 3012382A JP 1238291 A JP1238291 A JP 1238291A JP H04228837 A JPH04228837 A JP H04228837A
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JP
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bypass
channel
engine
flow
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JP3012382A
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English (en)
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Larry W Stransky
ラリー・ウェイン・ストランスキィ
Jr Valentine R Boehm
バレンタイン・ロバート・ボエム，ジュニア
Michael A Phillips
マイケル・アレン・フィリップス
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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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
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/075—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type controlling flow ratio between flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

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】
【０００１】
【関連出願の表示】この発明は、この発明と同一の譲受
者に譲渡されたシードレスキー（Ｗ．Ｆ．Ｓｉｅｄｌｅ
ｃｋｉ，　Ｊｒ．）らの米国特許出願第５２２，３４６
号（１９９０年５月１１日出願）「受動バイパス弁アセ
ンブリ」と技術的に関連している。
【０００２】
【産業上の利用分野】この発明は、広義にはガスタービ
ンエンジンに関し、詳しくは改良したバイパス弁アセン
ブリおよび運転方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】通常の可変サイクル・ガスタービンエン
ジンは、ファンを駆動するコアエンジンと、コアエンジ
ンを包囲し、ファンと流れ連通しているバイパスダクト
とを備える。通常のバイパス弁（バルブ）はバイパスダ
クトの上流の入口端に配置され、エンジンで推進される
航空機の飛行包絡線図（エンベロープ）内のある条件下
ではファンからバイパスダクトへの流れを実質的に阻止
する閉位置をとることができ、その間ファンからの流れ
をコアエンジンに導く。バイパス弁は、飛行包絡線図内
の別の条件下での飛行機の運転中、ファンからバイパス
ダクトへの実質的に妨害なしの流れを許す開位置にも位
置させることができ、この位置では、ファン空気の一部
をコアエンジンのまわりにバイパスさせ、一方ファン空
気の残りの部分をコアエンジンに導く。
【０００４】通常のバイパス弁アセンブリは、比較的複
雑であり、航空機の飛行包絡線図内での運転に対応する
所定のスケジュールにしたがって制御される。通常のバ
イパス弁アセンブリの典型的な例では、環状リング弁を
並進して、バイパスダクトへの環状入口を開閉すること
ができる。通常のリンク機構およびサーボ弁を用いてバ
イパス弁を並進させ、これらをエンジンの制御システム
に作動連結して、制御システムに含まれる所定のスケジ
ュールに応答できるようにし、こうして飛行包絡線図内
での種々の条件でバイパス弁を開閉する。
【０００５】開位置では、バイパス弁はバイパスダクト
への流れに実質的な妨害をしてはならず、そこでの圧力
損失を低減または最小にする。圧力損失は、エンジンの
性能を下げ、またバイパスダクトに導かれるバイパス空
気の冷却能を低下する恐れがあるからである。代表的に
は、バイパス空気を用いて、巡航ＳＦＣを改良し、エン
ジンの下流の構造体、たとえば通常のオーグメンタおよ
び可変面積排気ノズルを冷却する。そして、バイパスダ
クトに基づく圧力損失は、代表的には、バイパスダクト
内の圧力を上げることにより吸収しなければならないが
、バイパスダクト内の圧力を上げるとエンジン性能が低
下する。
【０００６】通常の二重バイパスエンジンにおけるモー
ドセレクタ弁の形態のバイパス弁は、代表的には、完全
開放位置または完全閉止位置いずれかに配置されるが、
場合によっては、中間位置が望ましいことがある。また
、バイパス弁は一般に、弁を位置決めするために通常用
いられる種々のリンク機構やアクチュエータのための空
間が僅かしか得られないファンフレーム内に配置され、
したがってこれらの要素を収容するためフレームを大き
くしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の目的は、新規な改良されたバイパス弁アセンブリおよ
びその作動方法を提供することにある。
【０００８】この発明の別の目的は、航空機ガスタービ
ンエンジンと関連した飛行包絡線図に応答して自動的に
作動する、受動的なバイパス弁アセンブリを提供するこ
とにある。
【０００９】この発明の他の目的は、ガスタービンエン
ジンの主制御システムによる直接の機械的付勢を必要と
しない、比較的小型、簡単、軽量なバイパス弁アセンブ
リを提供することにある。
【００１０】この発明のさらに他の目的は、自身の両側
に作用する差圧に応じて自動的に位置決めできる弁を有
するバイパス弁アセンブリを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明のガスタービン
エンジンの流路を通る空気流を制御する方法は、弁をそ
の弁の両側での差圧に応答して自動的に位置決めするこ
とを含む。ガスタービンエンジンに流れる流体流れを制
御する方法を実施するバイパス弁アセンブリの１例は、
第１流体流れチャンネルを有するフレームを備え、この
第１流れチャンネルは、流れスプリッタで分離された第
２および第３チャンネルと流れ連通している。フレーム
に円周方向に並置関係で複数のバイパス弁ドアが配置さ
れ、各ドアは、フレームに回転自在に連結された上流端
と、下流端とを有する。ドアは、流体が第１チャンネル
から第２チャンネルおよび第３チャンネル両方に流れる
のを許す開位置と、流体が第１チャンネルから第２チャ
ンネルに流れるのを実質的に阻止する一方、第３チャン
ネルへ流れるのを許す閉位置とに配置できる。上記ドア
を開位置および閉位置に自動的に位置決めする手段は、
第１チャンネルおよび第２チャンネル間で上記ドアの両
側に差圧を与える。
【００１２】
【実施例】この発明を特徴づけると考えられる新規な特
徴は特許請求の範囲に記載した通りである。この発明の
目的および効果をさらに明確にするために、以下にこの
発明の好適な実施例を添付の図面を参照しながら詳しく
説明する。
【００１３】図１に、種々の高度での亜音速から超音速
までを含む飛行エンベロープ（包絡線図）において航空
機にパワーを供給する、代表的な可変サイクル、オーグ
メンタ付、二重バイパス、ターボファン・ガスタービン
エンジン１０の概略を示す。エンジン１０は、外部空気
１４を取り入れる環状入口１２に続いて、通常の前部フ
ァン１６、後部ファン１８または低圧圧縮機、高圧圧縮
機（ＨＰＣ）２０、燃焼器２２、高圧タービン（ＨＰＴ
）２４および低圧タービン（ＬＰＴ）２６を含む。ＨＰ
Ｔ２４は、通常の第１シャフト２８を介して、後部ファ
ン１８およびＨＰＣ２０の両方にパワーを供給する。 ＬＰＴ２６は、通常の第２シャフト３０を介して前部フ
ァン１６にパワーを供給する。
【００１４】エンジン１０はさらに外側ケーシング３２
を含み、この外側ケーシング３２は内側ケーシング３４
から離間して、両者間に通常のバイパスダクト３６を画
定する。通常のアフターバーナ、すなわちオーグメンタ
３８が外側ケーシング３２およびＬＰＴ２６から下流に
延在している。アフターバーナ３８は、通常の燃焼ライ
ナー４０を通常の環状アフターバーナ・ダクト４２で包
囲した構成である。
【００１５】アフターバーナ・ダクト４２はバイパスダ
クト３６と流れ連通している。これら両者間に通常の後
部可変面積バイパスインジェクタ（ＶＡＢＩ＝ｖａｒｉ
ａｂｌｅ　ａｒｅａ　ｂｙｐａｓｓ　ｉｎｊｅｃｔｏｒ
　）が配置され、バイパスダクト３６を通して導かれた
バイパス空気４６の一部をＬＰＴ２６から排出される燃
焼排出ガス４８と混合し、バイパス比を変える。混合空
気４６および燃焼ガス４８をアフターバーナ３８のライ
ナー４０の内側に導き、アフターバーナ３８の下流端に
配置された通常の可変面積ノズル５０を通して排出する
。
【００１６】この実施例では、エンジン１０は二重バイ
パスエンジンで、所望に応じて、通常のバイパスインジ
ェクタ５２が、バイパスダクト３６の中間部分において
、後部ファン１８とＨＰＣ２０との間の位置の内側ケー
シング３４の相補形環状開口に配置され、エンジン１０
のある運転期間中、後部ファン１８で圧縮された空気１
４の一部をバイパスダクト３６に導くようになっている
。インジェクタ５２は、通常、所望に応じて開閉できる
が、別の実施例では、インジェクタ５２を省略してもよ
く、この場合には、空気１４の一部が常に後部ファン１
８とＨＰＣ２０との中間位置からバイパスダクト３６へ
流れる。
【００１７】エンジン１０は、この発明の好適な実施例
に従って、バイパス弁アセンブリ５４を前部ファン１６
と後部ファン１８との間に配置したこと以外は、通常通
りである。図２および図３にバイパス弁アセンブリ５４
をさらに詳しく示す。バイパス弁アセンブリ５４の環状
ファンフレーム５６は、外側ケーシング５８と内側ケー
シング６０とを含み、内側ケーシング６０は外側ケーシ
ング５８から半径方向内方へ離間して空気１４を案内す
る第１チャンネル６２を画定している。前部ファン１６
は、通常通り第２シャフト３０に連結された複数の通常
のファンブレード６４と、空気１４を案内する第１チャ
ンネル６２内に配置された複数の通常のファン出口ガイ
ドベーン６６とを含む。通常の環状流れスプリッタ６８
が、通常通り、外側ケーシング５８と内側ケーシング６
０との間に、外側ケーシング５８およびスプリッタ６８
間に延在し、円周方向に間隔をあけて配置された複数の
ストラット（支柱）７０により固定配置されている。外
側ケーシング５８およびスプリッタ６８は第２の流れチ
ャンネル７２、すなわちバイパスダクト３６への入口を
画定する。スプリッタ６８は、通常通りに、円周方向に
間隔をあけて配置された複数の通常の入口ガイドベーン
（ＩＧＶ＝ｉｎｌｅｔ　ｇｕｉｄｅ　ｖａｎｅｓ　）７
４により内側ケーシング６０に連結され、一方、入口ガ
イドベーン７４は相互間に第３の流れチャンネル７６、
すなわちコアエンジンへの入口を画定する。コアエンジ
ンの後部ファン１８は、入口ガイドベーン７４と、第１
シャフト２８に通常通りに作動連結され、円周方向に間
隔をあけて配置された複数の通常のブレード７８とを含
む。スプリッタ６８の前縁８０は、空気１４を、第２チ
ャンネル７２に導かれるバイパス空気流８２と、第３チ
ャンネル７６に導かれるコア空気流８４とに分割する。
【００１８】バイパス弁アセンブリ５４はさらに、外側
ケーシング５８にスプリッタ６８と向かい合って設けら
れた環状開口８６を含む。この環状開口８６には円周方
向に並置された複数のバイパス弁ドア８８が配置されて
いる。１実施例では、１２枚のドア８８を開口８６の３
６０度の円周範囲に並置する。
【００１９】図３−図５に示すように、各ドア８８の内
面９０はスプリッタ６８およびバイパス空気流８２に面
し、第２チャンネル７２の境界の一部を形成する。ドア
８８の外面９２は内面９０とは反対に向いている。ドア
８８は軽量化のため比較的薄く、外面９２上に複数の通
常の補強リブ９４が設けられている。各ドア８８は、後
述するように、上流端９６で外側ケーシング５８に回転
自在に軸連結されている。９８はドア８８の下流端であ
る。
【００２０】各ドア８８は、たとえば図２に示すととも
に図３に破線で示す通りの開位置に位置させることがで
き、この開位置で、ドア８８は環状開口８６内で外側ケ
ーシング５８に大体平行に向き、バイパス空気流８２が
第１チャンネル６２から第２チャンネル７２へ実質的な
妨害を受けずに流れるのを許す。ドア８８は、図３に実
線で示す通りの閉位置に位置させることもでき、この閉
位置で、ドア８８は外側ケーシング５８に対して傾斜し
、バイパス空気流８２が第１チャンネル６２から第２チ
ャンネル７２へ流れるのを実質的に阻止し、これにより
空気１４のすべてをコア空気流８４としてＨＰＣ２０の
第３チャンネル７６に導く。エンジン１０の運転中、バ
イパス空気流８２はドア８８の内面９０に衝突し、その
圧力による力Ｆｐ　をドア８８に加える。この力は後述
するようにドア８８を開いたり閉じたりする空気力学的
流体の力である。
【００２１】バイパス弁アセンブリ５４はさらに、第２
チャンネル７２内のドア８８の両側に差圧を与えてドア
８８にトルクを加えることにより、ドア８８を開および
閉位置に自動的に位置決めする位置決め手段１００を含
む。具体的には、ドア８８の両側の差圧は、ドア８８よ
り上流の第１チャンネル６２内の空気１４の圧力Ｐ１　
からバイパスダクト３６内の（ドア８８のすぐ下流の第
２チャンネル７２内の位置で代表させることができる）
圧力Ｐ２　を引いた差として定義できる。エンジン１０
の運転中、静圧として表すことのできる差圧Ｐ１　−Ｐ
２　は正の値から負の値までの範囲の値をもつ。正の値
の差圧は、正の値の圧力の力Ｆｐ　を生成し、この力は
ドア８８を反時計方向に回転し、こうしてドアを開放す
るトルクを発生する。一方、負の差圧Ｐ１　−Ｐ２　は
、負の値の圧力の力Ｆｐ　を生成し、この力はドア８８
を時計方向に閉位置まで回転する。
【００２２】この発明の１実施例による、第２チャンネ
ル７２を通るバイパス空気流８２を制御する方法は、弁
ドア８８の両側での差圧Ｐ１　−Ｐ２　に応答して弁ド
ア８８を自動的に位置決めする工程を含む。弁ドア８８
の両側での差圧Ｐ１　−Ｐ２　を位置決め手段１００に
得るには、前部ファン１６とバイパスダクト３６との間
に差圧を発生すればよい。このことは、後部ＶＡＢＩ　
　４４を開閉し、バイパス空気流４６の一部をバイパス
ダクト３６からライナー４０の内側へ選択的に導くこと
によって、達成できる。
【００２３】さらに具体的には、エンジン１０は図１に
示すように、周知の通りに後部ＶＡＢＩ　　４４に作動
連結された通常のエンジン制御システム１０４を含む。 この発明の方法の１実施例では、エンジン制御システム
１０４は、後部ＶＡＢＩ　　４４を開放する作用をなし
、バイパス空気流４６をオーグメンタ・ライナー４０の
内側に導き、正の差圧Ｐ１　−Ｐ２　を発生し、これに
よりドア８８を開き、第２チャンネル７２およびバイパ
スインジェクタ５２双方を通してのエンジン１０の二重
バイパス運転が行われる。
【００２４】制御システム１０４は、後部ＶＡＢＩ　　
４４を閉止する作用もなし、そうするとバイパス空気流
４６がバイパスダクト３６からオーグメンタ・バイパス
チャンネル４２に流れ、ライナー４０の内側に導かれる
バイパス空気流４６がほとんどまたはまったくなくなる
。 後部ＶＡＢＩ　　４４を閉じた状態では、ドア８８の両
側に負の差圧Ｐ１　−Ｐ２　が生じ、これによりドア８
８が閉じ、バイパス空気流が後部ファン１８からバイパ
スインジェクタ５２を通ってバイパスダクト３６に導か
れるだけの、エンジン１０の単一バイパス運転が行われ
る。
【００２５】ドア８８の部品試験では、差圧Ｐ１　−Ｐ
２　に基づいてドア８８の両側に作用する空気力学的圧
力の力のみにより、自動的にドア８８を開および閉位置
間で適切に位置決めできることが確認された。したがっ
て、ドア８８の位置を決めるのに通常のアクチュエータ
は必要でなく、ドア８８は差圧Ｐ１　−Ｐ２　のみに応
答して種々の角度位置に自由に浮動するのを許されてい
る。
【００２６】差圧Ｐ１　−Ｐ２　はこの発明の別の実施
例でも有効に利用できる。この例では、位置決め手段１
００はさらに、各ドア８８に関連した通常のねじりばね
１０２を含む。すなわち、ねじりばね１０２は、各ドア
８８をフレーム５６に連接し、図３および図５に示すよ
うに、ばねによるドアを閉止しようとするトルクＴｃ　
をドア８８に、ドアを開放しようとする圧力の力Ｆｐ　
とは反対方向に加える。ねじりばね１０２は、約３８０
℃までの高温用途に適当な市販の材料、１７−７ＰＨか
ら形成するのが好ましい。
【００２７】ドアを閉止しようとするトルクＴｃ　の最
小の第１値Ｔ１　は、ドア閉止位置でその閉止トルク第
１値Ｔ１　を生じるように通常通りにばね１０２を位置
決めすることにより得られ、この値は少なくとも、圧力
の力Ｆｐ　がゼロのとき（たとえばエンジン１０が動い
ていない時に起こる）ドア８８にかかる重力の力に抗し
てドア８８を閉じるのに十分な大きさである。なお、ド
ア８８は開口６８のまわりに円周に沿って配列されてい
るので、ばね１０２がなければ、ドア８８の少なくとも
いくつか、すなわち開口８６の底部に位置するドア（図
３に示したものに対して逆さまに配置されているドア）
は重力に基づき開位置にとどまる。したがって、通常ば
ね１０２は、ドア８８を最初に閉位置に置くためドア８
８にかかる重力の力に少なくとも打ち勝つような寸法お
よび配置とされている。ドア８８が開くにつれて、ばね
１０２はその分締めつけられ、このためドア開位置では
、ドアを閉じようとするトルクＴｃ　は閉止トルク第１
値Ｔ１　より大きい第２の値Ｔ２　まで増加する。
【００２８】しかし、ばね１０２を含まない上述の第１
実施例では、底部の逆さまのドア８８はエンジン始動の
際最初は開いているが、それでも空気力学的圧力の力Ｆ
ｐ　は、必要に応じてドア８８を自動的に閉じるととも
に、必要に応じてドア８８を開くのに有効であることが
、部品試験で確認された。
【００２９】上に開示した第２実施例に戻ると、通常の
ねじりばね１０２は、ドア８８を閉位置から開位置まで
移動するにつれて増加する閉止トルクＴｃ　を生じるよ
うな、寸法およびドア８８に対する配置となっている。 ばねは一般に、圧縮または伸長するにつれて、その復元
力を増すので、ドア８８を開けるのに必要な力Ｆｐ　は
連続的に増加する。したがって、ドア８８の実際の角度
位置は、差圧Ｐ１　−Ｐ２　により発生する圧力の力Ｆ
ｐ　の量により自動的に制御される。
【００３０】本発明のこの好適な実施例では、図４に示
すように、各ドア８８は、ドア８８の上流端９６を外側
ケーシング５８に回転自在に連結する、１対の円周方向
に間隔をあけて配置されたヒンジジョイント（以下簡単
にヒンジという）１０６を含む。各ヒンジ１０６は、外
側ケーシング５８から延在する細長いサポート１０８を
含み、サポート１０８の先端には穴１１０があいている
。サポート１０８をはさむ各１対のリブ９４に、対応す
る１対の穴１１２があいている。通常のヒンジボルト１
１４をこれらの穴１１０および１１２に適当に挿入して
、ドア８８が外側ケーシング５８に対して回転できるよ
うにする。ボルト１１４と穴１１０および１１２の間に
通常のブッシング（図示せず）を設けて、両者間の摩擦
を減らすのがよい。
【００３１】図４および図５に示す好適な実施例では、
ヒンジ１０６のヒンジボルト１１４は、ボルトに同軸配
置したねじりばね１０２の複数のコイル１１６を支持す
るのに十分な長さである。たとえば、４巻以上のコイル
１１６を使用できる。ばね１０２はさらに、コイル１１
６の片側に、外側ケーシング５８に固着された第１固定
端１１８を有する。たとえば、第１端１１８を外側ケー
シング５８のストッパ部分５８ａに単にもたせかければ
よく、こうしてばね１０２がほどけるのを防止し、ばね
１０２にねじり力を維持する。また、ばね１０２は、コ
イル１１６の反対側に、ドア８８に固着された第２固定
端１２０を有する。たとえば、第２端１２０を、リブ９
４の一方から延在する１対の離間した突起１２２間に差
し込むだけでよく、こうしてばね１０２がほどけるのを
防止し、ばね１０２にねじり力を維持する。ばねの第１
端１１８および第２端１２０はともに、ねじり反力表面
を維持しながら、ストッパ５８ａおよび突起１２２に対
して摺動できるので、ねじりばね１０２が通常通りに機
能できる。
【００３２】通常のブッシング１２４をコイル１１６と
ボルト１１４との間に配置して、コイル１１６からの摩
耗によるボルト１１４の摩滅を防止する。ブッシング１
２４を市販の材料であるＡ２８６から形成することがで
きる。
【００３３】ばね１０２の寸法および形状は、第２チャ
ンネル７２におけるドア８８の両側での正の差圧Ｐ１　
−Ｐ２　が、閉止トルクＴｃ　に抗してドア８８を開放
するのに有効となり、一方第２チャンネル７２における
ドア８８の両側での負の差圧Ｐ１　−Ｐ２　が、ドア８
８を閉止するのに有効となるような寸法および形状とな
っている。 好適な実施例では、ドア８８を開けるのに必要な正の差
圧をできるだけ低くして圧力損を減らす。たとえば、正
の差圧を約０．５ｐｓｉ以下とし、正の差圧Ｐ１　−Ｐ
２　が加えられると、ドア８８が比較的速やかに開くよ
うにするのがよい。なお、差圧Ｐ１　−Ｐ２　の値はエ
ンジン１０の運転中ある範囲で変動し、位置決め手段１
００は、差圧がその範囲内で増加するにつれて、ドアを
中間開位置に開放する作用をなし、こうしてドア８８を
ある範囲の中間開位置に自動的に位置決めする。
【００３４】たとえば、図３および図５に示したように
、各ドア８８はその下流端９８に細長い弾性シール１２
６を含む。弾性シール１２６は、下流端９８に適当に、
たとえばそのスロットにはめ込むことにより固定されて
いる。シール１２６は、ドア８８が閉位置にあるとき、
スプリッタ６８に接触し、ドア８８のスプリッタ６８に
対する良好なシールを保証する作用をなす。シール１２
６は、バイパス空気流８２がドア８８にぶつかることに
より生じる振動に対して、ドア８８の振動減衰を行うの
にも有効である。好適な実施例では、シールを約４００
℃までの温度に有効な市販の材料であるＫＡＬＲＥＺ（
Ｅ．Ｉ．デュポン社製）から形成する。この発明の別の
実施例では、下流端９８のまわりでの漏れが容認できる
場合には、シール１２６を省略してもよい。
【００３５】図２、図３および図５に示したように、ド
ア８８の下流端９８は、ドアが開位置にあるとき外側ケ
ーシング５８と大体同一平面にあり、ドア下流端９８と
第２チャンネル７２の一部を画定する外側ケーシング５
８との間に大体滑らかな流路移行部を形成する。しかし
、中間の開位置では、ドア下流端９８は第２チャンネル
７２内の対応する平衡位置、すなわち流体圧力の力Ｆｐ
　が発生する流体トルクがばね１０２からの閉止トルク
Ｔｃ　とバランスする平衡位置にある。
【００３６】図６にこの発明の別の実施例を示す。この
例の位置決め手段１００は、ドアの外面９２からほぼ直
角に外向きに配置されたまっすぐなピン１２８を含む。 ピン１２８は、ヒンジ１０６でドアに固着された第１端
１３０と、第１端１３０とは反対側に位置する第２端１
３２とを有する。この例では、ばねは通常の線形ばね１
３４であり、第１端１３６がピンの第２端１３２に固着
され、第２端１３８がフレーム５６に適当に連接されて
いる。ピン１２８およびばね１３４は、ばね１３４が必
要な閉止トルクＴｃ　を発生するような寸法および形状
となっている。
【００３７】図７に、バイパスドア８８を吹き飛ばし（
ブローアウト）ドア１４０の形態とした、この発明のさ
らに他の実施例を示す。この例では、ドア１４０は最初
、中間ケーシング１４２と同一平面にある閉位置に配置
される。中間ケーシング１４２から外方および内方に外
側ケーシング１４４および内側ケーシング１４６が間隔
をあけて位置し、これらの外側および内側ケーシングは
中間ケーシング１４２と第１チャンネル１４８および第
２チャンネル１５０を画定する。この発明の図５の実施
例と同じように、ドア１４０の上流端１５２を通常のね
じりばね１５４を介して中間ケーシング１４２にヒンジ
装着する。ねじりばね１５４は、ドア１４０を初期状態
で、中間ケーシング１４２と大体同一平面である閉位置
に位置させるような寸法および配置になっている。たと
えば、ドア１４０の下流端に段１５６を設け、ねじりば
ね１５４によりこの段１５６を初期状態で、中間ケーシ
ング１４２の対応形状のタブ１５８に対してバイアスす
ることができる。
【００３８】ドア１４０の両側に差圧Ｐ１　−Ｐ２　が
存在するとき、たとえばチャンネル１５０内の圧力Ｐ１
　がチャンネル１４８内の圧力Ｐ２　より大きいとき、
その結果生じる圧力の力Ｆｐ　がドア１４０に作用する
。ねじりばね１５４は、ドア１４０がその上流端１５２
のまわりに回転して、チャンネル１４８側に開き、こう
して空気流１６０の一部をチャンネル１５０からチャン
ネル１４８へ抽出するのを許す寸法および形状となって
いる。この構造は、差圧Ｐ１　−Ｐ２　が所定の値に達
したとき、チャンネル１５０を画定する通常の圧縮機か
ら空気流を抽出するのに使用できる。所定の値より低い
値では、ばね１５４がドア１４０に加える閉止トルクＴ
ｃ　がドア１４０をタブ１５８に対して閉止する作用を
なす。
【００３９】以上、この発明の好適な実施例と考えられ
る構成について説明したが、当業者には、以上の教示か
ら他の種々の変更が明らかであろう。したがって、この
ような変更、変形もすべてこの発明の要旨の範囲内に含
まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好適な実施例によるバイパス弁アセ
ンブリを組み込んだ、航空機推進用の可変サイクル、オ
ーグメンタ付ターボファン・ガスタービンエンジン１０
の概略図である。
【図２】図１に示したバイパス弁アセンブリの一部を示
す破断斜視図である。
【図３】図２の３−３線方向に見たバイパス弁アセンブ
リの一部を示す断面図である。
【図４】図３の４−４線方向に見たバイパスドアの一部
を示す断面図である。
【図５】図３および図４に示したバイパスドアの１つを
上から見た拡大斜視図である。
【図６】バイパスドアを閉止トルクを生成するのに有効
な線形ばねに連接した、この発明の別の実施例の概略断
面図である。
【図７】２つの流れチャンネル間のブローアウト弁を示
すこの発明の他の実施例の概略断面図である。
【符号の説明】
１０　　エンジン １４　　空気 １６　　前部ファン １８　　後部ファン ２０　　高圧圧縮機（ＨＰＣ） ２２　　燃焼器 ２４，２６　　タービン ３４　　内側ケーシング ３６　　バイパスダクト ３８　　アフターバーナ（オーグメンタ）４０　　ライ
ナー ４２　　アフターバーナ・ダクト ４４　　可変面積バイパスインジェクタ（ＶＡＢＩ）４
６　　バイパス空気 ５４　　バイパス弁アセンブリ ５６　　ファンフレーム ５８　　外側ケーシング ６０　　内側ケーシング ６２　　第１チャンネル ６８　　スプリッタ ７２　　第２チャンネル ７６　　第３チャンネル ８６　　環状開口 ８８　　ドア １００　　位置決め手段 １０２　　ねじりばね １０６　　ヒンジ １３４　　ばね １４０　　ドア

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　流路およびこの流路内で開位置と閉位
    置との間で位置決めできるヒンジ装着弁ドアを有するガ
    スタービンエンジンにおいて、上記弁ドアの両側での差
    圧に応答して弁ドアを自動的に位置決めする工程を含む
    流路内の空気流の制御方法。
  2. 【請求項２】　　上記ガスタービンエンジンが可変バイ
    パス・ターボファンエンジンであり、コアエンジンを囲
    むバイパスダクトを上記流路として有し、上記バイパス
    ダクトおよびコアエンジンと流れ連通関係に配置された
    ファンを備え、上記方法がさらに、上記差圧を上記ファ
    ンと上記バイパスダクトとの間に発生する工程を含む請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】　　上記エンジンがさらに、上記バイパス
    ダクトおよびコアエンジンと流れ連通関係に配置された
    燃焼ライナーを有するオーグメンタと、上記コアエンジ
    ンおよびオーグメンタ・ライナー間に配置された後部可
    変面積バイパスインジェクタ（ＶＡＢＩ）とを含み、上
    記方法がさらに、上記後部ＶＡＢＩを開閉し、空気流の
    一部を上記バイパスダクトから上記ライナーの内側に選
    択的に案内して、上記差圧を発生する請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】　　上記エンジンが二重バイパス・ターボ
    ファンエンジンであり、このエンジンは、円周方向に配
    置された複数のヒンジ装着弁ドアを上記バイパスダクト
    の上流端と上記ファンとの間の第１バイパス部として配
    設しており、上記エンジンがさらに、上記バイパスダク
    トの中間部分に、上記第１バイパス部より下流に配置さ
    れた環状開口とその内部に作動的に配置されたバイパス
    インジェクタとにより画定された第２バイパス部を含み
    、この第２バイパス部は圧縮空気流の一部を上記コアエ
    ンジンから上記バイパスダクトへバイパスする作用をな
    し、上記方法がさらに、上記後部ＶＡＢＩを開き、バイ
    パス空気流を上記オーグメンタ・ライナーの内側に導き
    、上記ヒンジ装着弁ドアを開放する正の差圧を発生する
    工程を含み、こうしてエンジンの二重バイパス運転を行
    う請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】　　さらに、上記後部ＶＡＢＩを閉止し、
    上記ヒンジ装着弁ドアを閉止する負の差圧を発生する工
    程を含み、こうしてエンジンの単一バイパス運転を行う
    請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】　　相互に離間して相互間に流体流れを導
    くチャンネルを画定する外側ケーシングおよび内側ケー
    シングを含み、外側ケーシングには環状開口が設けられ
    た、環状フレーム、上記環状開口に円周方向に並置関係
    で配置された複数のバイパス弁ドアであって、各弁ドア
    は上記チャンネルに流れ得る流体に面する内面と、外面
    と、上記フレームに回転自在に連結された第１端と、第
    ２端とを有し、上記ドアは上記外側ケーシングに大体平
    行な第１位置と、上記外側ケーシングに対して傾斜した
    第２位置に配置でき、上記ドア内面に向かって流れ得る
    流体流れが上記ドアに流体の力を発生する作用をなす構
    成の、バイパス弁ドア、および上記ドアの両側に差圧を
    与え、上記ドアに上記流体の力を発生することにより、
    上記ドアを第１位置および第２位置に自動的に位置決め
    する手段を備える、ガスタービンエンジンに流れる流体
    流れを制御するバイパス弁アセンブリ。
  7. 【請求項７】　　上記環状フレームの内側ケーシングは
    上記外側ケーシングから離間して、流体流れを導く第１
    チャンネルを画定し、流れスプリッタが上記外側ケーシ
    ングと内側ケーシングの間に配置されて、第２チャンネ
    ルとこのスプリッタにより第２チャンネルから分離され
    た第３チャンネルとを画定し、上記第２および第３チャ
    ンネルは上記第１チャンネルと流れ連通し、上記外側ケ
    ーシングの環状開口は上記スプリッタと向かい合い、上
    記弁ドアの内面は上記第２チャンネルに流れ得る流体に
    面するように配置され、ドアの第１端は上記フレームに
    回転自在に連結された上流端であり、ドアの第２端は下
    流端であり、上記第１位置は流体が第１チャンネルから
    第２チャンネルへ流れるのを許す開位置であり、上記第
    ２位置は流体が第１チャンネルから第２チャンネルへ流
    れるのを実質的に阻止する閉位置である請求項６に記載
    のバイパス弁アセンブリ。
  8. 【請求項８】　　上記位置決め手段は、上記第２チャン
    ネル内で上記ドアの両側に正の差圧を与え、ドアを開放
    する正の値の流体の力を発生し、また上記第２チャンネ
    ル内で上記ドアの両側に負の差圧を与え、ドアを閉止す
    る負の値の流体の力を発生する作用をなす請求項７に記
    載のバイパス弁アセンブリ。
  9. 【請求項９】　　上記位置決め手段はさらに、各ドアと
    関連し、ドアをフレームに連接するばねを備え、このば
    ねにより上記流体の開放力とは反対の方向に作用する閉
    止トルクをドアに加え、上記ばねは上記ドア開位置で、
    上記流体の力がゼロであるときドアに作用する重力の力
    に抗してドアを閉じるのに十分大きい第１の値の閉止ト
    ルクを与えるように配置されている請求項８に記載のバ
    イパス弁アセンブリ。
  10. 【請求項１０】　　上記正の差圧が約０．５ｐｓｉ以下
    である請求項９に記載のバイパス弁アセンブリ。
  11. 【請求項１１】　　上記差圧が上記ガスタービンエンジ
    ンの運転中にある範囲を有し、上記位置決め手段は上記
    差圧が上記範囲内で増加するにつれて上記ドアを中間位
    置に開放する作用をなす請求項１０に記載のバイパス弁
    アセンブリ。
  12. 【請求項１２】　　上記ばねは、上記フレームに固着さ
    れた第１端、上記ドアの上流端に配置された複数のコイ
    ルおよび上記ドアに固着された第２端を有するねじりば
    ねである請求項１０に記載のバイパス弁アセンブリ。
  13. 【請求項１３】　　上記ドアの下流端に細長い弾性シー
    ルを設け、この弾性シールは、上記ドアが閉位置にある
    とき上記スプリッタと接触しスプリッタとのシールを形
    成するとともに、ドアの振動を減衰するのに有効である
    請求項８に記載のバイパス弁アセンブリ。
  14. 【請求項１４】　　上記ドアの下流端は、ドアが開位置
    にあるとき上記外側ケーシングと大体同一平面にある請
    求項８に記載のバイパス弁アセンブリ。
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