JPH0526944B2 - - Google Patents

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JPH0526944B2
JPH0526944B2 JP21239284A JP21239284A JPH0526944B2 JP H0526944 B2 JPH0526944 B2 JP H0526944B2 JP 21239284 A JP21239284 A JP 21239284A JP 21239284 A JP21239284 A JP 21239284A JP H0526944 B2 JPH0526944 B2 JP H0526944B2
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JP
Japan
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nacelle
compartment
air
engine
pressure
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JP21239284A
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Japanese (ja)
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JPS6193258A (en
Inventor
Pentei Nitsukanen Jon
Jeraado Gurifuin Jeemusu
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RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
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Publication date
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Publication of JPS6193258A publication Critical patent/JPS6193258A/en
Publication of JPH0526944B2 publication Critical patent/JPH0526944B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機用ガスタービンエンジン装置
に係り、更に詳細にはナセルカウリング内部即ち
ナセルコンパートメントより排出される空気の利
用に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an aircraft gas turbine engine system, and more particularly to the use of air discharged from the inside of a nacelle cowling or nacelle compartment.

本発明の概念は、推力が2万〜6万lb(9〜27
トン)クラスの大型ターボフアンエンジンに対し
て考案されたが、他のエンジンに対しても広く適
用されることが可能である。
The concept of the present invention is that the thrust is 20,000 to 60,000 lb (9 to 27
Although it was devised for large turbofan engines in the ton class, it can be widely applied to other engines as well.

従来の技術 本発明の概念が適用されるガスタービンエンジ
ンは、航空機のエンジンナセル又はナセルカウリ
ングと呼ばれる流体力学的な滑らかな形状を与え
る手段の中に収納されている。ナセルカウリング
はエンジンケースの外部に取付けられているエン
ジン付属部品を覆つて、かかる部品によつて生じ
る流体抵抗を減じまたかかる部品を保護してい
る。ナセルカウリングの内側に郭定されるナセル
コンパートメントにより空気が排気されることに
より、ナセルコンパートメント内に配置された部
品の過熱が防止され、燃料パイプの不慮の漏れに
よつてナセルコンパートメント内に可燃性のガス
が溜まることが防止される。
BACKGROUND OF THE INVENTION A gas turbine engine to which the concept of the present invention is applied is housed in an aircraft engine nacelle or means for providing a hydrodynamic smooth shape called a nacelle cowling. Nacelle cowlings cover engine accessory parts that are mounted on the exterior of the engine case to reduce fluid resistance created by and protect the parts. The venting of air by the nacelle compartment defined inside the nacelle cowling prevents overheating of parts located within the nacelle compartment and prevents flammable materials from entering the nacelle compartment due to accidental leakage of the fuel pipes. This prevents gas from accumulating.

歴史的に見ると、ナセルコンパートメントへ流
入する空気の発生源は主に以下に挙げる3点であ
る。即ち、第一は部品を冷却するために部品に与
えられる空気であり、その冷却空気は冷却後コン
パートメントへ送られる。第二はエンジンケース
のフランジ間からナセルコンパートメントへ不可
避的に漏れるエンジン主空気流の一部である。第
三は、ナセルの上流端に延在するコンパートメン
トドアシールを通つてナセルコンパートメントへ
漏れるフアンダクト流の空気がある。多くの動力
装置に於ては、ナセルコンパートメント内のかか
る空気はナセルコンパートメントの下流端に延在
するナセルカウリングの〓間を通して自然排気さ
れる。従来このような空気の流量はコンパートメ
ントから充分に適切に排気されていたので、ナセ
ルコンパートメントを通つて流れる空気の実際の
圧力に対しては殆ど注意が払われていなかつた。
Historically, there have been three main sources of air entering the nacelle compartment: That is, the first is air provided to the parts to cool them, and the cooling air is sent to the compartment after cooling. The second is the portion of the engine main airflow that inevitably leaks between the flanges of the engine case into the nacelle compartment. Third, there is fan duct flow air that leaks into the nacelle compartment through a compartment door seal extending at the upstream end of the nacelle. In many power plants, such air within the nacelle compartment is naturally vented through a gap in the nacelle cowling that extends to the downstream end of the nacelle compartment. In the past, such air flow rates were sufficiently adequately vented from the compartment that little attention was paid to the actual pressure of the air flowing through the nacelle compartment.

プラツトアンドホイツトニ・エアクラフト社
(ユナイテツド・テクノロジーズ・コーポレイシ
ヨンの支部)によつて製造されているJT9D−
7R4型エンジンといつた最近の商業用航空機用ガ
スタービンエンジンには、ステータ部品の熱膨張
変位とロータ部品の熱膨張変位とを接近させこれ
らの間にて流体的損失を与える翼端の半径方向〓
間を低減すべくエンジンの大部分に作用するアク
テイブクリアランス制御装置又は翼端半径方向〓
間制御装置が組込まれている。基本的には冷却空
気若しくは場合によつては加熱空気が制御される
べき部分のエンジンケースの外壁上に噴射され、
これによつて要求される部品の収縮若しくは膨張
が起こる。米国特許第4069662号「ガスタービン
エンジン用クリアランス制御装置」、米国特許第
4019320号「ガスタービンエンジンのクリアラン
ス制御装置のための外部冷却」、及び米国特許第
4279123号「ガスタービンエンジンのクリアラン
ス制御装置のための外部冷却」は、エンジンの外
側よりエンジンに作用するアクテイブクリアラン
ス制御に採用されている概念を代表的に示すもの
である。
JT9D- manufactured by Pratt & Whittney Aircraft Company (a division of United Technologies Corporation)
Recent commercial aircraft gas turbine engines, such as the 7R4 engine, have a radial engine that brings the thermal expansion displacements of the stator and rotor parts closer together, causing fluid loss between them. 〓
Active clearance control device or wing tip radial that acts on most of the engine to reduce clearance
Built-in interval control device. Basically, cooling air or possibly heated air is injected onto the outer wall of the engine case in the area to be controlled;
This causes the required contraction or expansion of the part. U.S. Patent No. 4,069,662 “Clearance Control Device for Gas Turbine Engine,” U.S. Patent No.
No. 4019320, “External Cooling for a Gas Turbine Engine Clearance Control System,” and U.S. Pat.
No. 4,279,123, ``External Cooling for a Gas Turbine Engine Clearance Control System,'' is representative of the concept employed in active clearance control that acts on the engine from outside the engine.

一般にかかるアクテイブクリアランス制御装置
は、低圧の冷却空気をエンジンのフアン流から取
り出し、冷却されるべきケースの領域を囲んでい
るマニホルドに送る。導入された冷却空気は、マ
ニホルドから排出され直接エンジンケース上に衝
突する。このことによつてエンジンケースはイン
ピンジメント冷却と対流冷却との両方によつて冷
却されることになる。かかるシステムを有するエ
ンジンの設計に於ては、マニホルドから排出され
る流れが有効なインピンジメント冷却を行うべく
できるだけ高い速度まで加速されるように、ナセ
ルコンパートメント内の背圧をかなり低くするこ
とが従来より要求されている。ナセルコンパート
メントの下流端に於てナセルカウリングに適切な
大きさの間〓が設けられ、これによりナセルコン
パートメントから空気が排出されることによつて
ナセルコンパートメントの背圧が大気圧力より
0.5psi(3.5×10-2Kgf/cm2)程度高い値にされる。
ナセルコンパートメントを通過する流量は通常毎
秒3〜4lb(1.4〜1.8Kg)であり、ナセルコンパー
トメント内の背圧を要求される低い値に維持する
ためには100in2(645cm2)程度の漏出面積が必要と
される。
Generally, such active clearance control devices extract low pressure cooling air from the engine fan stream and direct it to a manifold surrounding the area of the case to be cooled. The introduced cooling air exits the manifold and impinges directly onto the engine case. This allows the engine case to be cooled by both impingement cooling and convection cooling. In designing engines with such systems, it is conventional to maintain fairly low backpressure in the nacelle compartment so that the flow exiting the manifold is accelerated to the highest possible velocity to provide effective impingement cooling. more demanded. A suitably sized gap is provided in the nacelle cowling at the downstream end of the nacelle compartment, which vents air from the nacelle compartment to lower the back pressure in the nacelle compartment below atmospheric pressure.
The value is set to about 0.5 psi (3.5×10 −2 Kgf/cm 2 ).
The flow rate through the nacelle compartment is typically 3 to 4 lb/s (1.4 to 1.8 kg), and a leakage area on the order of 100 in 2 (645 cm 2 ) is required to maintain the required low backpressure in the nacelle compartment. Needed.

発明が解決しようとする課題 ナセルコンパートメント内の空気を建設的に活
用することの一つとして、これらの作動媒体流体
のエネルギーの一部を再利用すべく後向き排気を
行うということは従来から認識されていたが、従
来のエンジンに於て要求される排気ノズルの大き
さはかえつてエンジンを通過する空気流或いはエ
ンジンの周囲を流れる空気流の特性に対して不利
に作用するように思われていた。加えて、従来要
求されていた低い背圧を有するコンパートメント
からの排気によつて達成される推力増加量は、非
常に小さいと予想されていた。
Problems to be Solved by the Invention It has long been recognized that one way to make constructive use of the air in the nacelle compartment is to perform backward exhaust to reuse part of the energy of these working fluids. However, the size of the exhaust nozzle required in conventional engines seemed to have a detrimental effect on the characteristics of the airflow passing through or around the engine. . In addition, the amount of thrust increase achieved by evacuation of compartments with conventionally required low backpressures was expected to be very small.

従つて本発明は、エンジンシステムの全体を考
慮しつつこのナセルコンパートメントからの排出
空気の新しい利用技術を追及するものである。
Therefore, the present invention seeks a new technique for utilizing the exhaust air from the nacelle compartment, taking into account the overall engine system.

発明の概要 本発明によれば、高空定常飛行時に於てアクテ
イブクリアランス制御装置の空気が排気されるよ
うな航空機用動力装置のナセルコンパートメント
は、動力装置外部の雰囲気圧力よりも1〜2.5psi
(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/cm2)程度高い圧力
下で作動し、後向きに設置されるコンパートメン
ト排気ノズルによつて排気される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the nacelle compartment of an aircraft power plant from which air from the active clearance control system is exhausted during high-altitude steady flight is 1 to 2.5 psi below the ambient pressure outside the power plant.
It operates under pressure as high as (7.0×10 −2 to 17.6×10 −2 Kgf/cm 2 ) and is exhausted by a compartment exhaust nozzle installed toward the rear.

本発明の一つの詳細な実施例によれば、後向き
のノズルはナセルコンパートメントの外周部分に
延在する本質的に環状の穴である。他の一つの詳
細な実施例に於ては、ターボンフアン動力装置の
後向きの排気ノズルがフアン部分の周囲の一部分
に配置されている。
According to one particular embodiment of the invention, the aft-facing nozzle is an essentially annular hole extending around the outer periphery of the nacelle compartment. In another detailed embodiment, the aft-facing exhaust nozzle of the turbo fan power plant is located a portion of the circumference of the fan section.

本発明の主な特徴は、加圧されたナセルコンパ
ートメントと後向きの排気ノズルである。アクテ
イブクリアランス制御のための冷却空気が加圧さ
れたコンパートメントへ送られるにも拘らず、高
空定常飛行時に於てはコンパートメント内の圧力
は、大気圧よりも1〜2.5psi(7.0×10-2〜17.6×
10-2Kgf/cm2)程度高いレベルに維持され、後向
きのコンパートメント出口より排出される。一つ
の詳細な実施例に於ては、ナセルコンパートメン
トからの排出流はエンジンのフアン流を横切る管
路を通り、エンジンのフアン部分の外部の大気中
に排気される。他の一つの詳細な実施例に於て
は、排気ノズルはナセルコンパートメントの周囲
に円周状に延在して形成される。ナセル排気孔の
面積は、高空定常飛行時に於てコンパートメント
の圧力が大気圧よりも1〜2.5psi(7.0×10-2〜17.6
×10-2Kgf/cm2)高くなるように設定されてい
る。
The main features of the invention are the pressurized nacelle compartment and the rear-facing exhaust nozzle. Although cooling air for active clearance control is sent to a pressurized compartment, during high-altitude steady flight the pressure within the compartment is 1 to 2.5 psi (7.0 x 10 -2 to 7.0 x 10 -2 17.6×
10 -2 Kgf/cm 2 ) and is discharged from the rear-facing compartment outlet. In one particular embodiment, the exhaust flow from the nacelle compartment is routed through a conduit that crosses the engine fan flow and is exhausted to the atmosphere outside the engine fan section. In another detailed embodiment, the exhaust nozzle is formed extending circumferentially around the nacelle compartment. The area of the nacelle exhaust hole is such that the compartment pressure is 1 to 2.5 psi (7.0 x 10 -2 to 17.6 psi) lower than atmospheric pressure during high-altitude steady flight.
×10 -2 Kgf/cm 2 ).

作 用 本発明の主な利点は、同一の燃料流量で比較し
た時のエンジン推力が非加圧式のナセルを有する
エンジンよりも大きいことである。従つて燃料消
費率は低下しエンジンのより経済的な作動が得ら
れる。ナセルコンパートメントからの排気によつ
て得られる推力の増加と冷却効果が低いことに起
因する推力の低下とのバランスが最適化されるこ
とによつて加圧されたナセルの改善が達成され
る。ナセルコンパートメントの圧力が本発明に於
て特定される圧力より高い場合には、冷却効果の
損失は、推力増加分よりも大きい。
OPERATION The main advantage of the present invention is that the engine thrust is greater than engines with unpressurized nacelles when compared at the same fuel flow rate. Fuel consumption is therefore reduced, resulting in more economical operation of the engine. Improvements in pressurized nacelles are achieved by optimizing the balance between the increase in thrust provided by evacuation of the nacelle compartment and the reduction in thrust due to less effective cooling. If the pressure in the nacelle compartment is higher than the pressure specified in this invention, the loss of cooling effect is greater than the thrust increase.

本発明の上述の特徴及び利点は、以下に述べる
本発明の最良の作動に関する詳細な説明と添付の
図面とによつてより明らかとなろう。
The above features and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description of the best mode of operation of the invention and the accompanying drawings.

実施例 本発明は、ガスタービンエンジンの高空定常飛
行時(35000ft(10670m)、マツハ数0.8)に於け
る全効率の改善を目的としており、第1図に図示
されている航空機用動力装置のターボフアンエン
ジンに於ける実施例に関して以下に説明する。エ
ンジンは主としてフアン部分12とコア部分14
とによつて形成されている。コア部分14は更
に、圧縮機16と燃焼器18とタービン20とに
分けられる。エンジンの入口24へ向かう空気流
れ22はコア流れ26とフアン流れ28とに分割
される。コア流れは、圧縮機と燃焼器とタービン
とを通り、コアノズル30から排出される。フア
ン流れは一列若しくは副数列のフアンブレード3
2を通過し、フアンノズル34から排出される。
エンジンケース36が、圧縮機16と燃焼器18
とタービン20とを覆つている。点火装置38や
電子燃料制御装置40等のエンジン付属品がエン
ジンケース36の外側に取付けられ、ナセルフエ
アリング若しくはカウリング44によつて取囲ま
れている。ナセルカウリング44はフアン流れに
対する空気抵抗力を最小限に抑える滑かな外形を
有すべく形成されており、エンジンケース36と
共働してナセルコンパートメント46を郭定して
いる。点火装置38や燃料制御装置40といつた
付属品は多くの場合、ナセルコンパートメント4
6内へ最終的に送込まれる空気によつて冷却され
る。
Embodiment The present invention aims to improve the overall efficiency of a gas turbine engine during high-altitude steady flight (35,000 ft (10,670 m), Matsuha number 0.8). An embodiment in a fan engine will be described below. The engine mainly consists of a fan section 12 and a core section 14.
It is formed by. Core section 14 is further divided into compressor 16, combustor 18, and turbine 20. Air flow 22 toward the engine inlet 24 is divided into a core flow 26 and a fan flow 28 . The core flow passes through a compressor, a combustor, a turbine, and exits through a core nozzle 30. The fan flow is a single row or sub-sequence of fan blades 3
2 and is discharged from the fan nozzle 34.
Engine case 36 includes compressor 16 and combustor 18
and the turbine 20. Engine accessories such as an ignition system 38 and an electronic fuel control system 40 are mounted on the outside of the engine case 36 and surrounded by a nacelle air ring or cowling 44. The nacelle cowling 44 is configured with a smooth profile to minimize air resistance to fan flow and cooperates with the engine case 36 to define the nacelle compartment 46. Accessories such as the ignition system 38 and fuel control system 40 are often installed in the nacelle compartment 4.
It is cooled by the air that is finally sent into 6.

フアンケース48がフアン部分12のブレード
を取囲んでいる。構造物50がフアンケースより
上流方向に延在して入口24を形成しており、一
方構造物52が下流方向に延在してナセルカウリ
ング44と共働してフアンノズル34を形成して
いる。
A fan case 48 surrounds the blades of fan portion 12. A structure 50 extends upstream from the fan case to form the inlet 24, while a structure 52 extends downstream and cooperates with the nacelle cowling 44 to form the fan nozzle 34.

図示されているエンジンは、アクテイブクリア
ランス制御装置機能を備えており、エンジンケー
スの周囲に配置された一つ若しくは複数の冷却空
気マニホルド54を有している。図中に於てはタ
ービン20の周りのマニホルドのみが示されてい
るが、同様のマニホルドは圧縮機16の周りにも
配置されることが可能である。冷却空気は、例え
ばフアンノズル34の上流のナセルカウリング4
4上に配置されたポート56からマニホルドへ供
給される。供給された空気は定常飛行条件のもと
でマニホルドに内向きに開けられた穴を通つてエ
ンジンケース36に対し噴出し、エンジンケース
の温度を下げることによりケースの内側に支持さ
れたステータシールの直径を収縮させる。定常飛
行条件に於てステータシールの直径を収縮させる
ことによつて、ステータシールはそれと相対する
ロータシールと更に密に噛合うことになる。従つ
てシール間の空気漏れが低減されることによりエ
ンジンの効率は改善される。
The illustrated engine has active clearance control system functionality and includes one or more cooling air manifolds 54 located around the engine case. Although only the manifold around the turbine 20 is shown in the figure, a similar manifold can also be placed around the compressor 16. The cooling air is supplied to the nacelle cowling 4 upstream of the fan nozzle 34, for example.
A port 56 located on 4 supplies the manifold. The supplied air is blown against the engine case 36 through inwardly drilled holes in the manifold under steady flight conditions, reducing the temperature of the engine case and thereby increasing the temperature of the stator seal supported inside the case. Shrink the diameter. By contracting the diameter of the stator seal during steady flight conditions, the stator seal will mesh more closely with its opposing rotor seal. Engine efficiency is therefore improved by reducing air leakage between seals.

上述の動力装置の高空定常飛行時(35000ft
(10670m)マツハ数0.8)に於ける運転に於ては、
かなりの量の冷却空気がナセルコンパートメント
ヘ送込まれるのでそれらの空気はコンパートメン
トから排出される必要がある。冷却空気に加え
て、隣接するエンジンケースのフランジ間から漏
れる空気と、ナセルカウリングの接合端の間から
フアン部分の内部へ漏れる空気をまたナセルコン
パートメントから排出されなければならない。
JT9D−7R4ターボフアンエンジンのような大型
のエンジンが定常飛行条件下でアクテイブクリア
ランス制御装置を作動させつつ運転していると
き、排出されるべき空気流れは毎秒3〜4lb(1.4
〜1.8Kg)程度である。そのようなエンジンを用
いている少なくとも一つの動力装置に於ける排気
は、空気流れをフアン流れ28を横切る管路に通
し、その後フアン部分12の周囲に配置された後
方向きの排気ノズル58を通して後向きに大気中
へ放出させてやることにより達成される。ナセル
コンパートメント内の圧力は大気圧より1〜
2.5psi(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/cm2)高く、故
に後方向きの排気ノズルの内外の圧力差もその程
度である。
During high-altitude steady flight of the above power plant (35000ft
(10670m) When driving at Matsuha number 0.8),
Since a significant amount of cooling air is pumped into the nacelle compartment, that air must be vented from the compartment. In addition to cooling air, air leaking between adjacent engine case flanges and air leaking into the interior of the fan section between the mating ends of the nacelle cowling must also be exhausted from the nacelle compartment.
When a large engine, such as the JT9D-7R4 turbofan engine, is operating under steady-state flight conditions with active clearance control, the airflow to be exhausted is 3-4 lb/s (1.4 lb/s).
~1.8Kg). Exhaust in at least one power plant employing such an engine involves directing the air flow through a conduit that crosses the fan flow 28 and then in a rearward direction through a rearward facing exhaust nozzle 58 disposed about the circumference of the fan section 12. This is achieved by allowing the gas to be released into the atmosphere. The pressure inside the nacelle compartment is 1~
It is 2.5 psi (7.0×10 −2 to 17.6×10 −2 Kgf/cm 2 ) high, and therefore the pressure difference between the inside and outside of the rearward-facing exhaust nozzle is also about that level.

フアン部分の周囲に配置された後方向きの排気
ノズル58は第2図の透視図に更に詳細に示され
ている。別に形式のノズルとして、第3A図には
ナセルカウリング44に沿う中間位置60に配置
されたノズルが、また第3B図にはナセルカウリ
ング44の後端部62に於てコア排気ノズル30
に近接して配置されたノズルが示されている。
The rearwardly directed exhaust nozzle 58 located around the fan section is shown in more detail in the perspective view of FIG. Other types of nozzles include a nozzle located at an intermediate location 60 along the nacelle cowling 44 in FIG. 3A and a core exhaust nozzle 30 located at the rear end 62 of the nacelle cowling 44 in FIG.
The nozzle is shown positioned in close proximity to the nozzle.

本発明は、エンジンの推力を増加させる方向に
かかる流れを排出することによる付加的な利点の
みならず、ナセルコンパートメント内を加圧され
た状態に維持することによつてエンジンの全推力
の最適値が達成されるということをも認識してい
る。一例として第4図には、JT9D−7R4といつ
たエンジンに於けるアクテイブクリアランス制御
装置の冷却効果と排気背圧(ナセルコンパートメ
ント内の圧力)との関係が図示されている。アク
テイブクリアランス制御装置マニホルドが排気す
る側の背圧が増加すると、エンジンケースから熱
を奪う能力として測定された冷却効果は低下す
る。このことは主に、マニホルド内外の圧力差が
低下すると排気速度が減じられることによるもの
である。JT9D−7R4エンジンの加圧ナセルがな
い場合の冷却能力が、符号80で示される如く底
値として示されている。一定供給圧力に於てコン
パートメント圧力を増加させた時に、底値に対す
るパーセントとして測定された冷却能力は曲線8
2で示される如く減少する。冷却効果の初期の減
少は小さいが、コンパートメント背圧が供給圧力
に近付くにつれてその減少は大きくなる。ナセル
コンパートメント圧力が大気圧力86より1〜
2.5psi(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/cm2)高い範囲
84内にあるとき、冷却効果の低下は30%以下で
ある。JT9D−7R4エンジンに於てアクテイブク
リアランス制御装置の使用によつて得られる燃料
効率の改善は、燃料消費率(TSFC、(単位時間、
単位推力当りの燃料消費率))にして1%程度で
ある。コンパートメント背圧の増加に対してこの
効率が低下する様子が第5図に於て曲線90で示
されている。コンパートメント背圧が供給圧力に
近付くと、上述の1%は帳消しとなる。
The present invention not only provides additional benefits by discharging the flow in the direction of increasing engine thrust, but also by maintaining a pressurized condition within the nacelle compartment, which provides an optimal value for the total engine thrust. It is also recognized that this can be achieved. As an example, FIG. 4 illustrates the relationship between the cooling effect of the active clearance control system and exhaust back pressure (pressure in the nacelle compartment) in an engine such as the JT9D-7R4. As the back pressure on the exhaust side of the active clearance control device manifold increases, the cooling effectiveness, measured as the ability to remove heat from the engine case, decreases. This is primarily due to the reduced pumping speed as the pressure differential across the manifold decreases. The cooling capacity of the JT9D-7R4 engine without the pressurized nacelle is shown as a bottom value as indicated by 80. When increasing the compartment pressure at constant supply pressure, the cooling capacity measured as a percentage of the bottom value is curve 8.
It decreases as shown by 2. The initial reduction in cooling effectiveness is small, but increases as the compartment back pressure approaches the supply pressure. Nacelle compartment pressure is 1~1 than atmospheric pressure 86
When within the 2.5 psi (7.0 x 10 -2 - 17.6 x 10 -2 Kgf/cm 2 ) high range 84, the reduction in cooling effectiveness is less than 30%. The improvement in fuel efficiency obtained through the use of active clearance control in the JT9D-7R4 engine is due to the fuel consumption rate (TSFC,
The fuel consumption rate per unit thrust is approximately 1%. This decrease in efficiency with increasing compartment backpressure is illustrated by curve 90 in FIG. As the compartment back pressure approaches the supply pressure, the 1% mentioned above cancels out.

第5図にはまた、コンパートメント排出流れを
後向きに排気することによつて燃料消費率
TSFC)が低下する様子を示す曲線92が描かれ
ている。コンパートメント圧力の増加の結果とし
て得られる高い圧力差のもとで同一の流れを排気
することによつて、燃料消費率は低下する。曲線
90及び92で示される効果を合成することによ
つて正味燃料消費率の曲線92が得られる。図よ
り解る通り、燃料消費率(TSFC)の最適値は、
コンパートメント圧力が4.5〜6.0psi(31.6×10-2
42.2×10-2Kgf/cm2)の範囲内にある、若しくは
コンパートメント圧力が大気圧力に対して1〜
2.5psi(7.0×10-2〜17.6×10-2Kg/cm2)高い圧力範
囲内にある時に得られる。
Figure 5 also shows that the fuel consumption rate can be increased by venting the compartment exhaust flow backwards.
A curve 92 is drawn showing how the TSFC decreases. By exhausting the same flow under higher pressure differentials resulting from increased compartment pressure, fuel consumption is reduced. By combining the effects shown in curves 90 and 92, net fuel consumption curve 92 is obtained. As can be seen from the figure, the optimal value of fuel consumption rate (TSFC) is
Compartment pressure is 4.5~6.0psi (31.6× 10-2 ~
42.2×10 -2 Kgf/cm 2 ) or the compartment pressure is 1 to atmospheric pressure.
Obtained when in the high pressure range of 2.5 psi (7.0×10 −2 to 17.6×10 −2 Kg/cm 2 ).

従つて、本発明の概念が採用されたガスタービ
ンエンジンは、従来の相当するエンジンに比べて
より高い燃料効率で作動することが可能である。
Accordingly, gas turbine engines employing the concepts of the present invention are capable of operating with higher fuel efficiency than comparable conventional engines.

エンジン推力に直接関係することではないが、
ナセルの圧力を高いレベルにすることは排気ノズ
ルの断面積をより小さくできるという付加的な利
点を有している。コンパートメント圧力が大気圧
力より1〜2.5psi(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/
cm2)高い値として設計された排気ノズルの断面積
は、コンパートメント圧力が大気圧力より0.5psi
(3.5×10-2Kgf/cm2)高い又はそれ以下であると
して設計された排気ノズルの断面積に比べて実質
的に小さい。前者の場合、重量は低減され、より
大きなノズルに於て生ずる周囲の空気流れに及ぼ
す逆方向の流体力学的作用は軽減される。
Although it is not directly related to engine thrust,
A high level of nacelle pressure has the additional advantage of allowing the cross-sectional area of the exhaust nozzle to be smaller. Compartment pressure is 1 to 2.5 psi (7.0×10 -2 to 17.6×10 -2 Kgf/
cm2 ) The cross-sectional area of the exhaust nozzle is designed as high as the compartment pressure is 0.5psi above atmospheric pressure
(3.5×10 −2 Kgf/cm 2 ) substantially smaller than the cross-sectional area of the exhaust nozzle designed to be higher or lower. In the former case, weight is reduced and the adverse hydrodynamic effects on the surrounding airflow that occur in larger nozzles are reduced.

以上の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、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
実施例が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments above, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible within the scope of the present invention. will be clear to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、ガスタービン動力装置の概略的な透
視図であり、ナセルコンパートメントを明らかに
するためにナセルカウリングの一部がカツトされ
ている。第2図は、フアン部分の周囲に配置され
たナセルコンパートメント排気ノズルを示してい
る。第3A図及び第3B図は、ナセルカウリング
の後方部分の周囲に円周状に配置されたナセルコ
ンパートメント排気ノズルの他の実施例を示して
いる。第4図は、コア部分内の背圧の増加に対し
てアクテイブクリアランス制御装置の冷却能力が
低下する様子を示すグラフである。第5図は、ナ
セルコンパートメント圧力に対する燃料消費率の
変化を示すグラフである。 12……フアン部分、14……コア部分、16
……圧縮機、18……燃焼器、20……タービ
ン、22……空気流れ、24……入口、26……
コア流れ、28……フアン流れ、30……コアノ
ズル、32……フアンブレード列、34……フア
ンノズル、36……エンジンケース、38……点
火装置、40……電子燃料制御装置、44……ナ
セルカウリング、46……ナセルコンパートメン
ト、48……フアンケース、50,52……構造
物、54……冷却空気マニホルド、56……ポー
ト、58……排気ノズル、60……ナセルカウリ
ングの中間位置、62……ナセルカウリングの後
端部、80……底値、82………減少曲線、84
……範囲、86……大気圧力、90……減少曲
線、92……後向き排気の場合の曲線、94……
正味燃料消費率を示す合成曲線。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a gas turbine power plant with a portion of the nacelle cowling cut away to reveal the nacelle compartment. FIG. 2 shows the nacelle compartment exhaust nozzle arranged around the fan section. Figures 3A and 3B illustrate another embodiment of nacelle compartment exhaust nozzles disposed circumferentially around the aft portion of the nacelle cowling. FIG. 4 is a graph showing how the cooling capacity of the active clearance control device decreases as the back pressure within the core increases. FIG. 5 is a graph showing the change in fuel consumption rate versus nacelle compartment pressure. 12...Fan part, 14...Core part, 16
... Compressor, 18 ... Combustor, 20 ... Turbine, 22 ... Air flow, 24 ... Inlet, 26 ...
Core flow, 28...Fan flow, 30...Core nozzle, 32...Fan blade row, 34...Fan nozzle, 36...Engine case, 38...Ignition device, 40...Electronic fuel control device, 44...Nacelle Cowling, 46... Nacelle compartment, 48... Fan case, 50, 52... Structure, 54... Cooling air manifold, 56... Port, 58... Exhaust nozzle, 60... Intermediate position of nacelle cowling, 62 ... Rear end of nacelle cowling, 80 ... Bottom price, 82 ... Decreasing curve, 84
...Range, 86...Atmospheric pressure, 90...Decrease curve, 92...Curve for backward exhaust, 94...
Composite curve showing net fuel consumption.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 航空機のナセルカウリングの内側に郭定され
るナセルコンパートメント内に収容されたガスタ
ービンエンジンにして、エンジンケース36と、
高空定常飛行時に於て前記ケース36の直径を冷
却収縮させるべく前記ナセルコンパートメント内
にて前記エンジンケース36に向けて冷却空気を
噴射するための手段54と、前記ナセルコンパー
トメント内の空気の圧力を調節するための圧力調
節手段とを含み、前記圧力調節手段は前記ナセル
コンパートメントから空気が流れ出ることを可能
にする排気ノズル58を含み、前記通気ノズルは
高空定常飛行時に於て前記コンパートメント内の
空気圧力を航空機の外部の大気圧力よりも1〜
2.5psi(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/cm2)程度高い
レベルに維持するような寸法を有し前記空気を前
記航空機の進行方向に対して後向きに排気するよ
うに設置されていることを特徴とするガスタービ
ンエンジン。 2 航空機に搭載され、ナセルカウリングの内側
に郭定されたナセルコンパートメント46内に収
容されたガスタービンエンジンと前記エンジンの
周囲にて延在する冷却空気マニホルド54とを含
み前記エンジンの翼端の半径方向〓間を制御する
アクテイブクリアランス制御を行う航空機用動力
装置を運転する方法にして、前記アクテイブクリ
アランス制御のための空気を前記ナセルコンパー
トメント46へ導入し更に前記空気を前記エンジ
ンに対し噴射する過程と、高空定常飛行時に於て
前記ナセルコンパートメント46内の空気圧力を
前記動力装置の外部の大気圧力よりも1〜2.5psi
(7.0×10-2〜17.6×10-2Kgf/cm2)程度高いレベ
ルに維持する過程と、前記航空機の進行方向に対
して後向きに前記コンパートメント46内の空気
を排気する過程とを含むことを特徴とする方法。
[Scope of Claims] 1. A gas turbine engine housed in a nacelle compartment defined inside a nacelle cowling of an aircraft, comprising an engine case 36;
means 54 for injecting cooling air toward the engine case 36 within the nacelle compartment to cool and shrink the diameter of the case 36 during high-altitude steady flight; and adjusting the pressure of the air within the nacelle compartment. pressure regulating means for controlling the air pressure within the compartment during high altitude steady flight, the pressure regulating means including an exhaust nozzle 58 for allowing air to flow out of the nacelle compartment; 1~ than the atmospheric pressure outside the aircraft
It has dimensions to maintain a high level of about 2.5 psi (7.0×10 -2 to 17.6×10 -2 Kgf/cm 2 ) and is installed to exhaust the air backward with respect to the direction of travel of the aircraft. A gas turbine engine characterized by: 2 a gas turbine engine mounted on the aircraft and housed in a nacelle compartment 46 defined inside a nacelle cowling and a cooling air manifold 54 extending around the engine; A method for operating an aircraft power unit that performs active clearance control to control direction and distance, the method comprising: introducing air for the active clearance control into the nacelle compartment 46, and further injecting the air to the engine. , the air pressure in the nacelle compartment 46 is set to 1 to 2.5 psi below the atmospheric pressure outside the power plant during high-altitude steady flight.
(7.0×10 -2 to 17.6×10 -2 Kgf/cm 2 ); and exhausting the air in the compartment 46 backwards with respect to the direction of travel of the aircraft. A method characterized by:
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