JPH06257512A - 可変排気ノズル - Google Patents
可変排気ノズルInfo
- Publication number
- JPH06257512A JPH06257512A JP4365093A JP4365093A JPH06257512A JP H06257512 A JPH06257512 A JP H06257512A JP 4365093 A JP4365093 A JP 4365093A JP 4365093 A JP4365093 A JP 4365093A JP H06257512 A JPH06257512 A JP H06257512A
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- JP
- Japan
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- nozzle
- flap
- variable
- divergent
- plates
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排気の流れ方向に形状を変更可能な航空用エ
ンジンや宇宙用エンジンの排気ノズルを提供する。 【構成】 この可変排気ノズルは、コンバージェントフ
ラップ１、これにスロートヒンジ２で連結されたダイバ
ージェントフラップ３及びこれらのフラップ１，３の両
側に配設されたサイドプレートで構成されている。ダイ
バージェントフラップ３は排気の流れ方向に対し直角方
向に分割された複数枚のプレート３−１，３−２，・・
・３−５で形成され、各プレートは相隣るものがヒンジ
４によって連結されると共にアクチュエータ６によって
連結されている。エンジン状態量・出力と飛行速度・高
度のデータ入力によりアクチュエータ６を作動させるこ
とによってコンバージェントフラップ１及びダイバージ
ェントフラップ３が変位され、最適ノズル形状を設定で
きる。
ンジンや宇宙用エンジンの排気ノズルを提供する。 【構成】 この可変排気ノズルは、コンバージェントフ
ラップ１、これにスロートヒンジ２で連結されたダイバ
ージェントフラップ３及びこれらのフラップ１，３の両
側に配設されたサイドプレートで構成されている。ダイ
バージェントフラップ３は排気の流れ方向に対し直角方
向に分割された複数枚のプレート３−１，３−２，・・
・３−５で形成され、各プレートは相隣るものがヒンジ
４によって連結されると共にアクチュエータ６によって
連結されている。エンジン状態量・出力と飛行速度・高
度のデータ入力によりアクチュエータ６を作動させるこ
とによってコンバージェントフラップ１及びダイバージ
ェントフラップ３が変位され、最適ノズル形状を設定で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空用エンジンや宇宙
用エンジンの排気ノズルに適用して好適な特性曲線型の
可変排気ノズルに関する。
用エンジンの排気ノズルに適用して好適な特性曲線型の
可変排気ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】可変ノズルは、エンジン排気ガスの作動
状態にあわせてエンジン排ガスに対する流路断面積を変
え、熱エネルギを運動エネルギに変換する要素である。
従来の可変ノズルは、フラップ形状が一定の平板形状で
あるため、ノズル出口付近での排気ガスの速度ベクトル
は、必ずしも推進方向と一致せず、推進方向と直角な速
度成分による推力ロスが生じる。この現象は高マッハ数
になるに従って顕著となる。
状態にあわせてエンジン排ガスに対する流路断面積を変
え、熱エネルギを運動エネルギに変換する要素である。
従来の可変ノズルは、フラップ形状が一定の平板形状で
あるため、ノズル出口付近での排気ガスの速度ベクトル
は、必ずしも推進方向と一致せず、推進方向と直角な速
度成分による推力ロスが生じる。この現象は高マッハ数
になるに従って顕著となる。
【０００３】図５は米国特許4502637 号に示されている
可変ノズルである。このノズルは軸対称形（円形断面）
ノズルであり、短冊形状の平板からなるコンバージェン
トフラップ２０と２０ａ及びダイバージェントフラップ
２３と２３ａを周方向に多数配置し、ラバールノズル管
を形成している。このため高マッハ数対応のための高膨
張比が得られるような形状とすることは不可能である。
可変ノズルである。このノズルは軸対称形（円形断面）
ノズルであり、短冊形状の平板からなるコンバージェン
トフラップ２０と２０ａ及びダイバージェントフラップ
２３と２３ａを周方向に多数配置し、ラバールノズル管
を形成している。このため高マッハ数対応のための高膨
張比が得られるような形状とすることは不可能である。
【０００４】図６は米国特許4753392 号に示された可変
ノズルであるが、このノズルは平板形状の２次元ノズル
であり、コンバージェント及びダイバージェント部の各
々対向する２組の平板フラップ３０及び３２により高膨
張比を得ることができる。しかし、ダイバージェント部
を構成するフラップ３２が直線形状のため、ノズル出口
部において前述の通り推力ロスを生じる。
ノズルであるが、このノズルは平板形状の２次元ノズル
であり、コンバージェント及びダイバージェント部の各
々対向する２組の平板フラップ３０及び３２により高膨
張比を得ることができる。しかし、ダイバージェント部
を構成するフラップ３２が直線形状のため、ノズル出口
部において前述の通り推力ロスを生じる。
【０００５】図７は特開平2-286860号公報に示された可
変ノズルである。このノズルは片ランプ式ノズルの一種
で、ダイバージェント部が長いフラップ１２ｂと１７、
及び短いフラップ１３ｂで形成されて非対称となってい
る。長い方のフラップ１２ｂと１７は固定されている部
分１７を有し、主として短い方のフラップ１３ｂにより
出口面積を調整する。この形態は機体下面をダイバージ
ェント部の一部として利用する利点があるものの、非対
称によるモーメントが発生し、機体側でのトリム調整が
必要となる。また、出口面積の調整範囲も限られる。
変ノズルである。このノズルは片ランプ式ノズルの一種
で、ダイバージェント部が長いフラップ１２ｂと１７、
及び短いフラップ１３ｂで形成されて非対称となってい
る。長い方のフラップ１２ｂと１７は固定されている部
分１７を有し、主として短い方のフラップ１３ｂにより
出口面積を調整する。この形態は機体下面をダイバージ
ェント部の一部として利用する利点があるものの、非対
称によるモーメントが発生し、機体側でのトリム調整が
必要となる。また、出口面積の調整範囲も限られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、排気の流れ
方向に形状を変更可能な航空用エンジンや宇宙用エンジ
ンの排気ノズルを提供することを課題としている。ま
た、本発明は、エンジンの全ての作動域において排気ガ
スの状態に応じて特性曲線に近似させた最適ノズル形状
をとらせることのできる可変排気ノズルを提供すること
を課題としている。本発明は、簡単な構成によって排気
の流れに沿うノズル形状をとらせることのできる可変排
気ノズルを提供することもその課題としている。
方向に形状を変更可能な航空用エンジンや宇宙用エンジ
ンの排気ノズルを提供することを課題としている。ま
た、本発明は、エンジンの全ての作動域において排気ガ
スの状態に応じて特性曲線に近似させた最適ノズル形状
をとらせることのできる可変排気ノズルを提供すること
を課題としている。本発明は、簡単な構成によって排気
の流れに沿うノズル形状をとらせることのできる可変排
気ノズルを提供することもその課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来のような、流れ方向
に一定の形状のフラップ形状の可変ノズルに替えて、流
れ方向にも形状が可変となる２次元型可変ノズルを採用
した。すなわち、前記課題を解決するため、本発明では
コンバージェントフラップ、ダイバージェントフラップ
及びこれら両フラップの両側に配設されたサイドプレー
トにより構成された可変排気ノズルにおいて、ダイバー
ジェントフラップを排気の流れ方向に対し直角方向に分
割された複数個のプレートにより構成すると共に、相隣
る各プレートを相互の角度を変更可能にヒンジ連結した
構成を採用する。
に一定の形状のフラップ形状の可変ノズルに替えて、流
れ方向にも形状が可変となる２次元型可変ノズルを採用
した。すなわち、前記課題を解決するため、本発明では
コンバージェントフラップ、ダイバージェントフラップ
及びこれら両フラップの両側に配設されたサイドプレー
トにより構成された可変排気ノズルにおいて、ダイバー
ジェントフラップを排気の流れ方向に対し直角方向に分
割された複数個のプレートにより構成すると共に、相隣
る各プレートを相互の角度を変更可能にヒンジ連結した
構成を採用する。
【０００８】
【作用】ノズル形状は、作動ガスの状態量に応じて、特
性曲線と一致した形状にすることができれば、ノズル出
口での速度ベクトルを推進方向と一致させることが可能
となり、推力効率が向上する。
性曲線と一致した形状にすることができれば、ノズル出
口での速度ベクトルを推進方向と一致させることが可能
となり、推力効率が向上する。
【０００９】本発明による可変排気ノズルでは、排気の
流れ方向に対し直角方向に分割された複数のプレートか
ら成るダイバージェントフラップを作動ガスの状態量に
応じて、相互の位置・角度を可変とすることができ、ノ
ズル形状を特性曲線に近似的に一致させることが可能と
なる。これにより発進から高マッハ数の飛行に至るあら
ゆる作動域において最適ノズル形状を得ることが可能と
なり、推力効率が向上し、燃費低減が期待される。
流れ方向に対し直角方向に分割された複数のプレートか
ら成るダイバージェントフラップを作動ガスの状態量に
応じて、相互の位置・角度を可変とすることができ、ノ
ズル形状を特性曲線に近似的に一致させることが可能と
なる。これにより発進から高マッハ数の飛行に至るあら
ゆる作動域において最適ノズル形状を得ることが可能と
なり、推力効率が向上し、燃費低減が期待される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を航空用エンジンの排気ノズル
に適用した実施例を示す図１〜図６に基づいて具体的に
説明する。このノズルは、コンバージェントフラップ
１、スロートヒンジ２、ダイバージェントフラップ３、
および両フラップ１，３の両側に配設されたサイドプレ
ート５から構成されている。
に適用した実施例を示す図１〜図６に基づいて具体的に
説明する。このノズルは、コンバージェントフラップ
１、スロートヒンジ２、ダイバージェントフラップ３、
および両フラップ１，３の両側に配設されたサイドプレ
ート５から構成されている。
【００１１】ダイバージェントフラップ３は、図１に矢
印で示した排気の流れ方向に対して直角な方向に分割さ
れた複数個のプレート３−１，３−２，・・・，３−５
からなり、各プレート・・・は相隣るもの同士がダイバ
ージェントフラップヒンジによって相互の間の角度を調
節自在にヒンジ連結されている。コンバージェントフラ
ップ１とプレート３−１の間にはアクチュエータ６が連
結されていて、このアクチュエータ６の作動によりコン
バージェントフラップ１に対するプレート３−１の角度
を調節できる。
印で示した排気の流れ方向に対して直角な方向に分割さ
れた複数個のプレート３−１，３−２，・・・，３−５
からなり、各プレート・・・は相隣るもの同士がダイバ
ージェントフラップヒンジによって相互の間の角度を調
節自在にヒンジ連結されている。コンバージェントフラ
ップ１とプレート３−１の間にはアクチュエータ６が連
結されていて、このアクチュエータ６の作動によりコン
バージェントフラップ１に対するプレート３−１の角度
を調節できる。
【００１２】同様にプレート３−１と３−２の間、プレ
ート３−２と３−３の間・・・というように順次各プレ
ート間が同様にアクチュエータ６で連結され、相互の角
度を調節可能となっている。また、コンバージェントフ
ラップ１もダクトとの間に連結されたアクチュエータ６
によってスロートヒンジ２に向けての傾斜を調節可能と
なっている。
ート３−２と３−３の間・・・というように順次各プレ
ート間が同様にアクチュエータ６で連結され、相互の角
度を調節可能となっている。また、コンバージェントフ
ラップ１もダクトとの間に連結されたアクチュエータ６
によってスロートヒンジ２に向けての傾斜を調節可能と
なっている。
【００１３】図１に示した可変排気ノズルは以上のよう
に構成されているので、そのノズル形状は、スロートヒ
ンジ２、ダイバージェントフラップヒンジ４を支点とし
て、コンバージェントフラップ１とダイバージェントフ
ラップ３の間、及びダイバージェントフラップを構成す
る複数個のプレート３−１，３−２，・・・の間の相互
の位置・角度を複数個のアクチュエータ６により変更し
て可変させる。また各ヒンジ２，４は図６に部分的拡大
断面図を示すように、それぞれシール機構を有する。
に構成されているので、そのノズル形状は、スロートヒ
ンジ２、ダイバージェントフラップヒンジ４を支点とし
て、コンバージェントフラップ１とダイバージェントフ
ラップ３の間、及びダイバージェントフラップを構成す
る複数個のプレート３−１，３−２，・・・の間の相互
の位置・角度を複数個のアクチュエータ６により変更し
て可変させる。また各ヒンジ２，４は図６に部分的拡大
断面図を示すように、それぞれシール機構を有する。
【００１４】これにより排気ノズルの形状をエンジンの
作動状態に応じた特性曲線に近似させることができ、最
適ノズル形状を実現する。代表的な作動状態として図２
に亜音速作動、図３に低マッハ数の超音速作動、図４に
高マッハ数の超音速作動の可変ノズル形状を示してい
る。
作動状態に応じた特性曲線に近似させることができ、最
適ノズル形状を実現する。代表的な作動状態として図２
に亜音速作動、図３に低マッハ数の超音速作動、図４に
高マッハ数の超音速作動の可変ノズル形状を示してい
る。
【００１５】図８に本ノズルの制御系統概略図を示して
いる。図８にみるように、エンジン状態量・出力および
飛行速度・高度のデータ入力により、本ノズルのアクチ
ュエータ６を作動させ、アクチュエータストローク、ノ
ズル状態量データをフィードバックして最適ノズル形状
を設定する。サイドプレート５はノズルの側面または上
下の位置に２枚１組が対向するように配置され、コンバ
ージェントフラップおよびダイバージェントフラップの
各々両端と接する。
いる。図８にみるように、エンジン状態量・出力および
飛行速度・高度のデータ入力により、本ノズルのアクチ
ュエータ６を作動させ、アクチュエータストローク、ノ
ズル状態量データをフィードバックして最適ノズル形状
を設定する。サイドプレート５はノズルの側面または上
下の位置に２枚１組が対向するように配置され、コンバ
ージェントフラップおよびダイバージェントフラップの
各々両端と接する。
【００１６】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲で、その形状、
構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲で、その形状、
構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明
は、コンバージェントフラップ、ダイバージェントフラ
ップ及びこれら両フラップの両側に配設されたサイドプ
レートにより構成された可変排気ノズルにおいて、前記
ダイバージェントフラップを排気の流れ方向に対し直角
方向に分割された複数個のプレートにより構成すると共
に、相隣る前記プレートを相互の角度を変更可能にヒン
ジ連結したものであるから、コンバージェントフラップ
とダイバージェントフラップの間及びダイバージェント
フラップを構成する各プレートの間の相互の角度をヒン
ジ連結部で調節することによって排気の流れ方向にダイ
バージェントフラップの形状を変更できる。
は、コンバージェントフラップ、ダイバージェントフラ
ップ及びこれら両フラップの両側に配設されたサイドプ
レートにより構成された可変排気ノズルにおいて、前記
ダイバージェントフラップを排気の流れ方向に対し直角
方向に分割された複数個のプレートにより構成すると共
に、相隣る前記プレートを相互の角度を変更可能にヒン
ジ連結したものであるから、コンバージェントフラップ
とダイバージェントフラップの間及びダイバージェント
フラップを構成する各プレートの間の相互の角度をヒン
ジ連結部で調節することによって排気の流れ方向にダイ
バージェントフラップの形状を変更できる。
【００１８】従って、本発明により、発進から高マッハ
数のエンジンのあらゆる作動域において、排気ガスの状
態量に応じた最適ノズル形状を特性曲線に近似させるこ
とが可能となる。これにより、推力効率の向上が図ら
れ、燃費の改善が期待できる。また、本発明は、２次元
型可変ノズルで上記機能を達成しており、構造が簡単な
可変排気ノズルとなっている。
数のエンジンのあらゆる作動域において、排気ガスの状
態量に応じた最適ノズル形状を特性曲線に近似させるこ
とが可能となる。これにより、推力効率の向上が図ら
れ、燃費の改善が期待できる。また、本発明は、２次元
型可変ノズルで上記機能を達成しており、構造が簡単な
可変排気ノズルとなっている。
【図１】本発明の一実施例による可変排気ノズルを、そ
のサイドプレートを取り除いた状態で示す側面図。
のサイドプレートを取り除いた状態で示す側面図。
【図２】図１に示した可変排気ノズルが亜音速作動して
いるときの状態を示す斜視図。
いるときの状態を示す斜視図。
【図３】低マッハ数の超音速作動をしているときの状態
を示す図２と同様の斜視図。
を示す図２と同様の斜視図。
【図４】高マッハ数の超音速作動をしているときの状態
を示す図２と同様の斜視図。
を示す図２と同様の斜視図。
【図５】図１に示した可変排気ノズルの制御系統を示す
ブロック線図。
ブロック線図。
【図６】図１に示した可変排気ノズルにおけるヒンジ連
結部の構造を示す部分的拡大断面図。
結部の構造を示す部分的拡大断面図。
【図７】従来の軸対称型可変排気ノズルの例を示す断面
図。
図。
【図８】従来の２次元型可変排気ノズルの例を示す断面
図。
図。
【図９】従来の２次元片クランプ可変排気ノズルの例を
示す断面図。
示す断面図。
１ コンバージェントフラップ ２ スロートヒンジ ３ ダイバージェントフラップ ４ ダイバージェントフラップヒンジ ５ サイドプレート ６ アクチュエータ ３−１〜３−５ プレート
Claims (1)
- 【請求項１】 コンバージェントフラップ、ダイバージ
ェントフラップ及びこれら両フラップの両側に配設され
たサイドプレートにより構成された可変排気ノズルにお
いて、前記ダイバージェントフラップが排気の流れ方向
に対し直角方向に分割された複数個のプレートにより構
成されると共に、相隣る前記プレートが相互の角度を変
更可能にヒンジ連結されていることを特徴とする可変排
気ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4365093A JPH06257512A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 可変排気ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4365093A JPH06257512A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 可変排気ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257512A true JPH06257512A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=12669749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4365093A Pending JPH06257512A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 可変排気ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06257512A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532075A (ja) * | 2015-09-02 | 2018-11-01 | ジェトプテラ、インコーポレイテッド | 流体推進システム |
| WO2018224998A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Avio S.P.A. | Attitude control and thrust boosting system and method for space launchers |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04219451A (ja) * | 1990-02-26 | 1992-08-10 | General Electric Co <Ge> | 燃焼ガスを吐出する方法と排気ノズル |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP4365093A patent/JPH06257512A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04219451A (ja) * | 1990-02-26 | 1992-08-10 | General Electric Co <Ge> | 燃焼ガスを吐出する方法と排気ノズル |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532075A (ja) * | 2015-09-02 | 2018-11-01 | ジェトプテラ、インコーポレイテッド | 流体推進システム |
| WO2018224998A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Avio S.P.A. | Attitude control and thrust boosting system and method for space launchers |
| JP2020523256A (ja) * | 2017-06-08 | 2020-08-06 | アヴィオ ソチエタ ペル アチオーニＡｖｉｏ Ｓ．Ｐ．Ａ． | 宇宙ロケット用姿勢制御及び推力増強システム及び方法 |
| US11554882B2 (en) | 2017-06-08 | 2023-01-17 | Avio S.P.A. | Attitude control and thrust boosting system and method for space launchers |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971021 |