JPH04246267A - 排気フラップスピードブレーキ - Google Patents

排気フラップスピードブレーキ

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JPH04246267A
JPH04246267A JP3246433A JP24643391A JPH04246267A JP H04246267 A JPH04246267 A JP H04246267A JP 3246433 A JP3246433 A JP 3246433A JP 24643391 A JP24643391 A JP 24643391A JP H04246267 A JPH04246267 A JP H04246267A
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flap
speed brake
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flaps
exhaust nozzle
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/32—Air braking surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C19/00—Aircraft control not otherwise provided for
    • 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
    • F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • F02K1/1292—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps of three series of flaps, the upstream series having its flaps hinged at their upstream ends on a fixed structure, the internal downstream series having its flaps hinged at their upstream ends on the downstream ends of the flaps of the upstream series and at their downstream ends on the downstream ends of the flaps of the external downstream series hinged at their upstream ends on a substantially axially movable structure
    • 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
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T50/40—Weight reduction
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  • Control Of Turbines (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (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】
【産業上の利用分野】本発明は、空気流内に張り出すよ
うに動かされて航空機に対する抗力を高めるような航空
機スピードブレーキ（ｓｐｅｅｄｂｒａｋｅ空気抵抗ブ
レーキ）すなわち機速抑制装置に関する。特に、本発明
は排気ノズルフラップをスピードブレーキとして働かせ
るものである。フラップを空気流内に動かすにつれ、エ
ンジン推力も同時に衰えるようにして航空機の制動を促
進する。
【０００２】
【従来の技術】今日多くの航空機は、スピードブレーキ
として空気流内に張り出すフラップを用いる。商用航空
機では、フラップはしばしば機翼の上面に装着され、不
用時は機翼と同面にある。航空機を減速するために、フ
ラップは機翼表面から上方に空気流内に張り出され、航
空機にかかる抗力を高める。
【０００３】軍用機では、スピードブレーキとして作用
するフラップは普通機体に装着される。不用時のフラッ
プはそれらを装着した機体表面と同面をなし、航空機に
不要な抗力をかけないようになっている。航空機を減速
するためまたは飛行中の操縦用の抗力を発生するために
、フラップを空気流内に張り出す。
【０００４】スピードブレーキとして働くフラップの空
気流内への移動は現在のところエンジン制御用フラップ
と無関係である。特に、スピードブレーキフラップの動
きはエンジン推力の消失を引起こさない。
【０００５】最新のジェット機エンジンはガスタービン
エンジンで、燃焼排気を大気中にある速度で所要方向に
噴出し所望推力を発する。エンジンの排気ノズルは、燃
焼排気の圧力と熱エネルギーを速度と推力に変えること
を目的とする。
【０００６】排気ノズルは様々な型、例えば、一定面積
、可変面積、先細、中細型のものでよい。一定面積ノズ
ルは狭い範囲のエンジン運転状態でのみ効率が良い。 ノズルの面積は重要である。なぜなら、それはタービン
の背圧に影響し、従って、回転数と推力と排気温度に影
響を与えるからである。
【０００７】可変面積ノズルは、しばしば、様々な運転
状態において高いエンジン性能を保つように、すなわち
、全運転状態で圧力と温度の適正な均衡を保つように用
いられる。アフタバーナ付きエンジンでは可変面積ノズ
ルが必要である。後燃噴射管の面積は同じエンジン用の
通常の噴射管より大きい。ノズルは、アフタバーナを用
いない時狭められ、そしてアフタバーナを用いる時拡開
され、ガス流の体積増加に適する出口面積を確保する。
【０００８】先細ノズルは一定内圧を保ちしかもノズル
出口で音速を生じるように設計される。この種のノズル
では、ガス流はタービンを出る時亜音速である。ガスが
音速を超えるためには、中細ノズルの使用が必要である
。その末広部分ではガスの速度は超音速に高められる。 これは、ガスを外方かつ後方に膨張させかつガス膨張の
方向を制御することにより生じる。
【０００９】可変面積ノズルでは、従来、出口面積を変
えるためにノズルの出口端に様々なフラップを用いてき
た。先細ノズルの出口面積を変えるフラップの一例は、
１９６８年６月４日に本発明の譲受人（本件出願人）に
付与された「逆推力装置付き原動機（Ｐｏｗｅｒｐｌａ
ｎｔ　ｗｉｔｈ　Ｔｈｒｕｓｔ　Ｒｅｖｅｒｓｅｒｓ）
」と題した米国特許第３３８６２４７　号に示されてい
る。ヒンジ付きフラップが設けられ、エンジンの中心線
に近づくか離れる方向に動かされてノズル面積を変える
。これらのフラップは逆推力発生中エンジンの推力を衰
滅させるために開かれるが、スピードブレーキとして用
いられることはなく、また飛行中の推力の消失も起こさ
ない。
【００１０】もしスピードブレーキとして作用するフラ
ップの機能と、排気ノズルを制御するフラップの機能と
を組合わせることができれば、それは有益な改良となる
。この改良は、スピードブレーキの活用が同時にエンジ
ンの推力を衰弱させることになる場合特に有益である。
【００１１】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、航空機を減速
するとともに排気ノズルを制御する手段を提供すること
である。
【００１２】本発明の他の目的は、航空機を減速すると
ともにエンジンの推力を衰えさせる手段を提供すること
である。
【００１３】本発明の他の目的は、空気流内に動かされ
スピードブレーキとして作用し得る排気フラップを提供
することである。
【００１４】本発明の他の目的は、空気流内に動かされ
た時スピードブレーキとして作用すると同時に推力の消
失を引起こす排気フラップを提供することである。
【００１５】本発明の他の目的は、第１列の排気フラッ
プを第２列の排気フラップと連結し、各第１フラップが
スピードブレーキとして作用する時各第２フラップがエ
ンジンの推力を衰えさせるようにすることである。
【００１６】本発明の他の目的は、排気フラップ群に組
込まれたスピードブレーキを提供することにより、機体
に装着されるスピードブレーキを無くして機体の重量を
減らすことである。
【００１７】本発明の他の目的は、排気フラップ装置の
使用によりエンジン運転状態を変えることなく機速抑制
と推力消失とを同時に達成することである。
【００１８】本発明の他の目的は、排気フラップをノズ
ルのチョーク点の後方で用いてチョーク点でガスの音速
を保ちながら推力を衰滅させることにより、エンジン運
転状態を維持しながら機速抑制と推力消失とを同時に達
成することである。
【００１９】
【発明の概要】簡単に述べると、本発明の好適実施例に
よれば、空気流内に外方に動かされてスピードブレーキ
として作用し得る外側フラップを備えた可変面積ノズル
が設けられる。外側フラップは末広フラップに連結され
、外側フラップが空気流内に動かされるにつれ末広フラ
ップが外方に動かされてエンジンの推力を衰えさせるよ
うになっている。
【００２０】本発明の前述の目的と特徴と利点は、添付
図面と関連する以下の詳述からさらに明らかとなろう。
【００２１】
【実施例の記載】添付図面の図１には、本発明を用いる
ジェット機エンジンを総体的に１０で示す。エンジン１
０は機翼１２のような航空機構造体に従来のパイロン構
造体１４を介して支持され得る。エンジン１０はまた航
空機の他の便利な場所、例えば、尾部構造体内にあるい
はそれに付設されるように装着され得る。
【００２２】エンジン１０はガスタービンエンジンであ
り、空気が空気取入口１６からエンジンに入りそして燃
料の燃焼により加熱されることにより空気の体積が増す
。燃焼排気は可変面積中細排気ノズル１８を経て大気中
に排出される。燃焼排気は比較的高圧かつ低速でノズル
に入り、そして排気ノズルの先細域内で加速されて音速
に達し、さらに排気ノズルの末広域内で加速されて超音
速になる。
【００２３】図２は排気ダクト２０に連結した排気ノズ
ル１８の部分断片図である。ダクト２０は外側筒形壁２
４により囲まれた概して筒形の排気管２２からなる。壁
２４はエンジン１０の筒形の外側ケーシング２６に囲ま
れている。壁２４とケーシング２６との間の環状空間２
７には様々なエンジン制御機構を入れてある。
【００２４】排気ノズル１８は１列の先細フラップ２８
と１列の末広フラップ３０と１列の外側フラップ３２と
からなり、各列のフラップはノズル１８の周囲に周方向
に相隔たっている。ノズルの他の見方はノズルを１連の
フラップセットとして見ることであり、各フラップセッ
トは、相互に連結された先細、末広および外側フラップ
からなり、全フラップセットはノズル１８の周囲に周方
向に相隔たっている。図３に拡大して示すように、各フ
ラップセット３４を構成する先細フラップ２８は前端が
ピン３６により排気管２２の壁２４に連結されそして後
端がピン３８により末広フラップ３０の前端に連結され
ている。末広フラップ３０の後端はピン４０により外側
フラップ３２の後端に連結されている。外側フラップ３
２の前端はピン４２により外側フラップ作動リング４４
とアーム４５に連結されている。ピン連結部３６、３８
、４０、４２により各フラップは互いに回転できる。 図２に示すように、外側フラップ作動リング４４は先細
フラップ２８を囲んでいる。作動リング４４はアーム４
５により各外側フラップ３２に連結され、アーム４５は
ピン４２（図３）により外側フラップ３２に回転自在に
連結されている。
【００２５】操作機構４６が環状空間２７内に示されて
おり、１セットのフラップを相互に対して動かし得る。 例えば、図２に部分的に示すように、ピストン４８とピ
ストン５０が排気管２２の周囲に周方向に隔置され、そ
してボルト（図示せず）等によりエンジン構造体の適所
に適切に保持されている。ピストン棒５２が作動リング
４４に連結されている。ピストン棒５２が左に動かされ
てピストン４８内に引込められると、作動リング４４が
左に動かされるので、アーム４５も左に動きそして外側
フラップ３２を図４に示すように上方に動かすとともに
末広フラップ３０をピン３８を中心として上方に回す。 ピストン４８は排気管２２の周囲に均等に隔置されるこ
とが好ましい。そうすればピストン４８の動作時にリン
グ４４に均等な力が働く。
【００２６】図示のピストン棒５４は、ローラ５８を入
れた先細フラップ作動リング５６に連結され、各ローラ
５８は、各先細フラップ２８の上面であるカム面６０上
に載っている。図２に示したように、先細フラップ作動
リング５６は先細フラップ２８を囲んでいる。後に詳述
のように、作動リング５６はローラ５８により各先細フ
ラップ２８と結合して作用する。ピストン５０は排気管
２２の周囲に均等に隔置されることが好ましい。そうす
ればピストン５０の動作時にリング５６に均等な力が働
く。後に詳述のように、ピストン棒５４の動きにより先
細フラップ２８が上下に動かされ、また末広フラップ３
０と外側フラップ３２も動かされる。
【００２７】本発明を説明するために用いたガスタービ
ンエンジン１０の運転中、燃焼排気は先細フラップ２８
に圧力を加え外方に押圧してローラ５８と接触させる。 ローラ５８は先細フラップ２８の外方移動を制限する。 先細フラップ２８は主要なエンジン制御手段であり、エ
ンジン出力の増減があればいつでも動かされて排気ノズ
ルの最小面積すなわちチョーク面積を制御する。チョー
ク面積は先細フラップの後端にある。従って、先細フラ
ップ２８とその関連チョーク面積はタービンの背圧を制
御し、従って、回転数（ｒｐｍ　）と推力と排気温度を
制御する。エンジン出力を例えば高めた時、ピストン棒
５４がピストン５０から突出して先細フラップ作動リン
グ５６を後方に動かし、従ってローラ５８が右に動く。 その結果、カム面６０の形状により、先細フラップ２８
が開いて、チョーク面積を燃焼ガス流の体積増加に適す
る大きさに拡大する。先細フラップの外方移動により末
広フラップ３０も外方に移動する。末広フラップ３０の
外方移動が起るのは、先細、末広および外側フラップが
、ピン３６における先細フラップの固定前端およびピン
４２における外側フラップの固定前端とともに、４本棒
リンク機構を構成するからである。先細フラップの後端
におけるチョーク点は、適切な形状のカム面と、先細お
よび末広フラップの長さとを選定することによりノズル
の最小直径として保たれる。なぜなら、先細対末広フラ
ップ比は運動学的にカム面形状に従うからである。外側
フラップ３２も４本棒リンク機構の一部として動く。し
かし、外側フラップの動きは最小であり、外側フラップ
は機体延長部としてとどまり、先細フラップ移動中不必
要な抗力を航空機に及ぼさない。
【００２８】周方向に相隔たる先細フラップ２８の配列
は排気ノズルに先細ダクト６２を形成する。燃焼排気は
先細ダクト６２の入口で十分な圧力を受け、従って、先
細ダクト６２を通るガスの速度変化はチョーク点での音
速発生に十分である。周方向に相隔たる末広フラップ３
０の配列は排気ノズルに末広ダクト６４を形成する。末
広ダクト６４内で、排気は外向きに膨張しそして加速し
て超音速になる。
【００２９】図５は外側フラップ３２が通常の動作位置
にある場合のノズル１８の端面図である。末広フラップ
３０は末広シール６６とともに示され、これらのシール
は末広ダクト６４を事実上気密にする。加えて、先細フ
ラップには先細シール（図示せず）が設けられ、先細ダ
クトを事実上気密にする。図６は外側フラップ３２がス
ピードブレーキ位置にある場合のノズル１８の端面図で
ある。
【００３０】図７には従来のフラップセット６８が示さ
れ、先細フラップ７０と末広フラップ７２と外側フラッ
プ７４と剛性圧縮リンク７６を備えている。先細フラッ
プ７０は前端がピン７８によりエンジン構造体に回転自
在に連結されている。また先細フラップ７０は後端がピ
ン８０により末広フラップ７２の前端に回転自在に連結
されている。末広フラップ７２の後端は細長いスロット
８２を有し、このスロット内に外側フラップ７４の後端
に連結されたピン８４が入っている。スロット８２は外
側フラップと末広フラップの相互に対する回転と並進を
可能にする。外側フラップ７４は前端がピン８６により
エンジン構造体に回転自在に連結されている。圧縮リン
ク７６もピン８６によりエンジン構造体に回転自在に連
結され、またピン８８により末広フラップ７２に回転自
在に連結されている。ピストン９０は、本発明に関して
述べたように、先細フラップのカム面９２に載っている
ローラ９２を介して末広フラップ７２を操作する。しか
し、フラップと圧縮リンクとで形成した従来の４本棒リ
ンク機構では、外側フラップ７４は外方に空気流内に移
動してスピードブレーキとして作用することができない
。
【００３１】スピードブレーキを働かせて航空機を減速
するか空中操縦をなすには、ピストン４８を操作してピ
ストン棒５２をピストン４８内に引込めてリング４４を
左に動かすことにより、外側フラップ３２を空気流内に
動かして航空機に抗力をかける。フラップ３２が外向き
に動くにつれ、末広フラップ３０も外向きに回動し、そ
の結果末広ダクト６４内で膨張中のガスが末広フラップ
から離れほとんど瞬時に周囲圧力になるので、推力が衰
える。従って、スピードブレーキの活用により航空機に
抗力がかかるとともに推力が衰える、その結果航空機の
急速な減速が起こる。排気はチョーク点で音速になるか
ら、エンジンはチョーク点の前方でその圧力比と回転数
を維持する。スピードブレーキを不用にするには、ピス
トン４８を操作してピストン棒５２をピストン４８から
突き出してリング４４を右に動かし、こうして図３と図
５に示すように外側フラップ３２を通常位置に動かすと
ともに末広フラップ３０を作用位置に動かすことにより
、排気が末広フラップに再び付着し、エンジン定数に影
響を与えることなく元のレベルの推力をほとんど瞬時に
発生する。元の出力レベルにほとんど瞬時に戻る能力は
軍用機において特に有用である。
【００３２】本発明を、可変面積中細排気ノズルを備え
たガスタービンエンジンを用いる実施例について説明し
たが、本発明は他種のジェットエンジンと他種の排気ノ
ズルにも同様に適用できるものである。本発明を一定面
積または可変面積先細ノズルに用いても、外側フラップ
を空気流内に動かせば外側フラップはやはりスピードブ
レーキとして作用する。しかし、同時に推力を衰えさせ
るために先細フラップの外方移動が用いられる。この実
施例では推力はチョーク点の前方で衰えるので、エンジ
ン定数が影響を受けそして出力調整が必要になる可能性
がある。スピードブレーキを用いない時、先細フラップ
はそれらの通常動作位置に戻るが、瞬時に全出力に戻る
ことはない。
【００３３】以上、本発明の好適および代替実施例を説
明したが、本発明の範囲内で様々な改変が可能であるこ
とを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】航空機翼に支持されそして本発明を用いたジェ
ット機エンジンの全体図である。
【図２】図１に示したエンジンの排気ノズルの部分断片
図で、フラップと作動器の配置を示す。
【図３】本発明の原理により作られた１組の排気フラッ
プの図で、排気フラップの通常動作位置を示す。
【図４】図３に示した１組の排気フラップの他の図で、
排気フラップのスピードブレーキ位置を示す。
【図５】通常動作位置にある排気フラップを示すエンジ
ンの端面図である。
【図６】スピードブレーキ位置にある排気フラップを示
すエンジンの端面図である。
【図７】従来の１組の排気フラップの図である。
【符号の説明】
１０　　ジェット機エンジン １８　　可変面積中細排気ノズル ２６　　外側ケーシング ２８　　先細フラップ ３０　　末広フラップ ３２　　外側フラップ ３４　　フラップセット ４４　　外側フラップ作動リング ４６　　操作機構 ４８　　ピストン ５０　　ピストン ５６　　先細フラップ作動リング ５８　　ローラ ６２　　先細ダクト ６４　　末広ダクト

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ジェットエンジンの排気ノズルに組込
    んだ航空機スピードブレーキであって、前記排気ノズル
    の一部であり、空気流内に張り出されて航空機に対する
    抗力を増し得る一つ以上の第１フラップと、前記排気ノ
    ズルの一部であり、前記の一つ以上の第１フラップが空
    気流内に張り出された時前記エンジンの推力を衰えさせ
    るように十分開かれる一つ以上の第２フラップと、前記
    の一つ以上の第１フラップを空気流内に張り出す手段と
    からなる航空機スピードブレーキ。
  2. 【請求項２】　　前記第１フラップの動きが前記第２フ
    ラップの動きを引起こすように前記第１および第２フラ
    ップを連結した請求項１記載の航空機スピードブレーキ
    。
  3. 【請求項３】　　前記第１フラップは外側フラップであ
    りそして前記第２フラップは先細フラップである、請求
    項２記載の航空機スピードブレーキ。
  4. 【請求項４】　　前記第１フラップは外側フラップであ
    りそして前記第２フラップは末広フラップである、請求
    項２記載の航空機スピードブレーキ。
  5. 【請求項５】　　可変面積中細排気ノズルを有するジェ
    ットエンジンにおいて、前端と後端を有し、エンジン運
    転中、通常、空気流から実質的に外れて位置づけられる
    少なくとも一つの外側排気ノズルフラップと、前端と後
    端を有し、該後端に前記外側フラップの前記後端が連結
    されている少なくとも一つの末広排気ノズルフラップと
    、前記外側フラップを空気流内に張り出すように移動さ
    せて前記外側フラップをスピードブレーキとして作用さ
    せる手段であって、前記外側フラップの空気流内への前
    記移動により前記連結末広フラップが外方に動いて前記
    エンジンの推力を衰えさせるようなフラップ移動手段と
    からなるスピードブレーキ。
  6. 【請求項６】　　前記外側フラップを前記末広フラップ
    に回転自在に連結し、また前記移動手段を前記外側フラ
    ップの前端に連結した請求項５記載のスピードブレーキ
    。
  7. 【請求項７】　　概して筒形の外側ケーシング内に設け
    られそして可変面積中細排気ノズルを有するジェットエ
    ンジンにおいて、前記ノズルの周囲に周方向に相隔たる
    複数の排気ノズルフラップセットであって、各フラップ
    セットが外側フラップと先細フラップと末広フラップと
    からなり、前記外側フラップは通常の使用中前記エンジ
    ン外側ケーシングの実質的な連続体として空気流から外
    れて位置づけられるような排気ノズルフラップセットと
    、前記外側フラップをスピードブレーキとして空気流内
    に張り出す手段とからなるスピードブレーキ。
  8. 【請求項８】　　前記外側フラップを張り出してスピー
    ドブレーキとして作用させる前記手段はまた同時に前記
    末広フラップを外方に開いて前記エンジンの推力を衰滅
    させる、請求項７記載のスピードブレーキ。
  9. 【請求項９】　　各フラップセットにおいて各フラップ
    が前端と後端を有し、前記先細フラップの後端は前記末
    広フラップの前端に回転自在に連結され、前記末広フラ
    ップの後端は前記外側フラップの後端に回転自在に連結
    され、そして前記外側フラップの前端は前記フラップ張
    り出し手段に連結されている、請求項７記載のスピード
    ブレーキ。
  10. 【請求項１０】　　前記フラップ張り出し手段は各外側
    フラップの前端に連結された作動リングを含む、請求項
    ８記載のスピードブレーキ。
  11. 【請求項１１】　　機速抑制運転中の前記末広フラップ
    の動きは前記エンジンのチョーク点を前記末広フラップ
    の前方に保つような動きである、請求項１０記載のスピ
    ードブレーキ。
JP3246433A 1990-09-14 1991-09-02 排気フラップスピードブレーキ Expired - Lifetime JPH0762466B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/582,319 US5120005A (en) 1990-09-14 1990-09-14 Exhaust flap speedbrake
US582,319 1990-09-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04246267A true JPH04246267A (ja) 1992-09-02
JPH0762466B2 JPH0762466B2 (ja) 1995-07-05

Family

ID=24328681

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