JPH07509038A - 先細／末広ノズル用末広シール装置 - 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】 先細／末広ノズル用末広シール装置 技術分野 本発明は、ガスタービンエンジン、特にそのための誘導自在な吐出ノズルに関す る。

発明の背景 航空機用のガスタービンエンジンにおいては、熱いガスを排気ノズルを通して吐 出することによってスラストを得ている。多くの用途に適用するために効率の良 い作動をするには、可変面積式の先細／末広ノズルを使用することが指図されて いる。

軸対称ノズルにおいて、可変の先細／末広構成は円周方向に配置した複数個のフ ラップを使用することによって達成される。オーバラップするシールが、隣接す るフラップ間に配置される。

各先細フラップ又はシールと各末広フラップ又はシールとの間にはヒンジ装置を 設けなければならない。

作動中、スロート及び終端吐出開口の変化が作られ得る。

航空機の旋回性を増大することは、スラストを誘導（ベクタリング）することに よって達成することができる。この場合、ガスの吐出は軸線方向から誘導され、 これにより上向き、下向き又は横向きのスラスト成分。

が得られる。米国特許第５，０８２，１８２号（１９９２年１月２１日にブルチ ェツ（Ｂｒｕｃｈｅｚ）等に付与されている）に示されているように、末広フラ ップ及びシールの動きのみを誘導することによって、スラストの誘導が成し遂げ られている。先細フラップ及びシールは対称のままである。

先細フラップと末広フラップとの間のヒンジはヒンジの半径方向軸線と横軸線と の両方のまわりを回転できるようなものでなければならない。末広シールは、ま た、熱いガス流れの漏れ及びスラストの損失を防止するために２つの隣接するフ ラップに対していつでも／−ルを維持しなければならない。

冷却空気は、先細ノズルの表面に沿って排出され、スロートを通過して末広ノズ ルに流れる。ヒンジは、ノズルスロートの幾何学的形状に重大に影響しないと共 に、先細ノズルからの冷却流れを妨げないようにしなければならない。　誘導の 間、末広フラップのすべては同一の方向（すなわち、右上向きの方向など）へ動 く。これにより、末広フラップはその後縁で放射状にずらされる。シールは、末 広フラップの動きの全体にわたってこれらフラップとの接触を維持することがで きなければならない。また、シールは、フラップとの接触、特に大きいノズルス ロート区域での接触を維持するために、上流端から下流端まで２Ｏ２程度の角度 にわたって軸方向にねじれることができなければならない。

更に、／−ルは、カス流れの中への及びガス流れから離れる末広誘導により生じ る高い正及び負圧力を支持しなければならない。また、シールは、熱いガス流れ の中に誘導されて熱いガス流れと接触するために、過度の熱状態に耐えなければ ならない。

発明の概要 本発明によるシールは、ノズルの長手方向に延びる細長（て実質的に矩形状の補 強板を包含する。そして、この補強板はノズルの内部に面しているガス側面と、 その反対側であってノズルから外方へ面している空気側面とを有する。また、細 長い背柱が補強板に垂直をなして該補強板の長手方向に延び、補強板の空気側面 に固着されている。この背柱の高さと幅との比は１０よりも小さく、その結果背 柱は補強板に垂直には堅いが該補強板に平行にたわみ自在であってねじれること が許容されている。

補強板は実質的に平らな板であるので、補強板はその長手方向軸線まわりの曲げ には堅い。しかしながら、補強板はその長手方向軸線まわりにねじれてたわむこ とができる。また、面板が補強板のガス側面を覆っている。この面板は、補強板 の長手方向縁まわりに折り曲げられているとともに、該補強板に上流端のみで堅 固に固着されている。更に、シールが上流側の先細シールにヒンジ化めされてい る。

面板は１個所でのみ固着されているので、面板は熱的に自由で大きくなることが できる。また、面板は、溶接する必要が除去されて高い温度に耐える材料の使用 を許容する方法で固着される。補強板に沿って延びる背柱は、シールに生じる正 圧及び負圧に十分に耐えるように補強板を補強する。シールは、補強板がコルゲ ーション部を有すること及び面板による抑制から自由であることから、ねじれる のが比較的自由である。

図面の簡単な説明 図１は、先細／末広ノズルの一部分の等角投影図である。

図２は、軸方向スラスト位置での２つの隣接するフラップを示す等角投影図であ る。

図３は、誘導スラスト位置での２つの隣接するフラップを示す等角投影図である 。

図４は、図３のａ−ａ線、ｂ−ｂ線及びＣ−Ｃ線に、ａっでフラップの一連の断 面を示す図である。

図５は、末広ソールの断面図である。

図６は、末広／−ルの部品の分解図である。

図７は、末広／−ルの上流端部分の分解図である。

図８は、末広／−ル装置の他の例を示す断面図である。

好適な実施例の説明 図１は、先細フラップ１２と末広フラ・ツブ１４とを具備する先細／末広ノズル １０の概要を示す。先細フラップ１２間には先細シール１６が、また末広フラッ プ１４間には末広シール１８が、それぞれ介在されている。

先細及び末広フラップヒンジ装置２０は、先細フラップヒンジノール２２を包含 する。この先細フラップヒンジシール２２は、末広フラップ１４と一部分が重複 している。

先細／末広シールヒンジ２４は、先細シールと末広シールとを結合する。末広シ ール中心決め保持手段２６は、末広７−ル１８を中心法めして保持する。

先細フラップ１２及び先細シール１６の角度位置を変え、これによりノズルのス ロート開口を変化させるために、通常の駆動装置を使用することができる。固定 の上流側構体３０に取り付けられているアクチュエータ２８は、同期リング３２ を駆動する。この同期リング３２は、駆動リンク３４を介して末広フラップ１４ に接続されている。同期リング３２を後方へ移動させることにより、出口開口が 減少させられる。また、同期リング３２を傾けることにより、フラップ１４はノ ズル軸線３６に関して誘導され、これによりノズルの誘導吐出が成し遂げられる 。

図２は、軸方向スラスト位置の末広フラップを示し、２つの隣接するフラップ１ ４の平面はこれらフラップ間の空間を２等分する線３８上で交差する。

図３は、誘導した位置の２つの隣接するフラップ１４を示し、この２つの隣接す るフラップ１４の平面はこれらフラップ間の中央点から斜めとされた線４０で交 差する。

図４は、図３のａ−ａ線、ｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線に？ｆｌってフラップの一連の 断面を示す。この図４でも、また、２つの隣接するフラップ１４からの平面が線 ４０に沿って交差していることが見られる。参照符号４２によって示すシール面 を有する末広シールは、フラップの前方端では普通の方法でシールしなければな らないが、しかし、フラップの後方端に向う位置４３及び４４にねじらなければ ならない。

図５を参照するに、補強板４６は、ノズルの長手方向に延びる細長い実質的に矩 形状の板である。補強板４６は、この補強板を横切って延びてその横方向を補強 するが長手方向軸線５０まわりのねじりたわみ性を許容する複数のコルゲーンヨ ン部４８を包含する。

背柱５２は、１０よりも小さい高さと幅との比を有することにより、補強板４６ に垂直には堅いが補強板２６に平行にたわみ自在である。この背柱５２は、２つ の突出アーム５４を有するＴ形部材に形成してこれらアーム５４をスポット溶接 することによって、補強板４６のねじりたわみ性を低下させることなしに、補強 板４６に固着することができる。

面板５６は、補強板４６の長手方向縁６０によって補強板４６に固着されている 。この面板５６の曲げられた縁が補強板４６の縁６０をオーバラップしている長 さは、ノズルの作動中における面板５６と補強板４６との膨張差よりも大きい。

これによって、面板５６が外れるのが防止される。面板５６は、補強板４６のコ ルゲーンヨン部４８によって後から支持されているが、しかし、補強板４６から は自由であって補強板４６に関しての熱膨張は許容されている。面板５６と補強 板４６との間の唯一のリジッドな取付部は、上流端である。この面板５６は、溶 接することが必要とされない場合ニはコロンビウム合金で作ることができる。

図６の分解図における面板５６の縁に、シール面６２を見ることができる。また 、図６には、補強板４６及び背柱５２の配置と全般的な外観を見ることができる 。

次に図７を参照するに、ヒンジに隣接する補強板４６の上流端で、ソリッドリベ ット６４が面板５６、補強板４６及び背柱５２の突出アーム（支持体）５４を通 過する。このリベット６４による接続は、単に面板と他の部材との間のリジッド な接続を作るだけであり、これにより面板５６の自由な膨張が提供されるだけで なく、固着されている縁のところで起きるねじれに対する面板の抵抗から７−ル の残りが解放される。

補強板４６がねじれると、その外方縁の長さが増大し、これにより該外方縁の伸 びも増大する。前述した実施例に示したように、補強板４６の長手方向縁は真直 ぐであり、十分に伸びることができることが知られている。しかしながら、図８ に示されるように補強板４６のコルゲーンヨン部４８を縁６６まで連続させるこ とによって、ねじりたわみ性の増大を達成することができる。厚さが半分程度の 小さなコルゲーション部でさえも、補強板はその縁でこの機能を完全に満たすの を助けるものである。

以上述べたシールは、−万端から他方端まで２００の角度にわたってねじれ、隣 接するフラップとの接続を維持てきるような十分なねじれたわみ性を有するもの である。そして、高い正及び負の存在圧力を支持することがてきる範囲で、コル ケーン３２部は横方向の補強を提供し、一方背柱は長手方向の補強を提供する。

これらのコルゲーンヨン部及び背柱は、これらの補強作用を必要とされるねじり たわみ性に干渉することなしに行う。また、このノールは高温度に耐えるコロン ヒウムなどの材料の使用を妨げる溶接を要求しない。

更に、面板は、ビーム構体を形成するのを避けるようプ；方法で補強板と背柱と の結合体から構造的に自由であるとともに、長手方向及び横方向の膨張を許容す るように熱的にも自由である。

ＦＩｏ、　４ ＦＩＧ、　７ 国際調査報告 １＋１＋＋＋１＋＋Ｉ　Ａ＋Ｊｌ＋＋１＋＋　＆ｌ−ρＣＴ／ＵＳ　９３１０２ ７５６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １誘導式先細／末広ノズルの隣接する末広フラップ間をシールする末広シール装 置において、前記ノズルの長手方向に延び、かつ前記ノズルの内部に面している ガス側面とその反対側の空気側面とを有している細長くて実質的に矩形状の補強 板と、この補強板に垂直をなして該補強板の長手方向に延び、該補強板の空気側 面に固着されているとともに１０よりも小さい高さと幅との比を有して、該補強 板に垂直には堅いが該補強板に平行にわたみ自在である細長い背任と、前記補強 板のガス側面を覆い該補強板の長手方向縁まわりに折り曲げられているとともに 該補強板に１個所でのみ堅固に固着されている面板と、前記補強板及び前記背柱 の一方に上流側先細シールを固着するヒンジ装置とを包含し、前記補強板は該補 強板に沿う長手方向軸線まわりの曲げには堅いが該長手方同軸線まわりにねじれ たわみ自在である末広シール装置。 ２請求項１記載の末広シール装置において、更に、前記背柱は前記補強板に固着 された頭部を有するＴ形部材を形成する外向きの延長部を有する末広シール装置 。 ３請求項１記載の末広シール装置において、更に、前記補強板は横コルゲーショ ン部を有する末広シール装置。 ４請求項３記載の末広シール装置において、更に、前記コルゲーション部は前記 補強板の長手方向縁に向って深さが減少するが該長手方向縁でもまだ深さが残っ ている末広シール装置。 ５請求項１記載の末広シール装置において、更に、前記面板は前記補強板の各線 まわりに、前記先細／末広ノズルの作動中における前記面板と前記補強板との間 の横方向の膨張差よりも大きい距離でもってオーバラップして折り曲げられてい る末広シール装置。 ６請求項１記載の末広シール装置において、前記面板はその上流端で堅固に固着 されている末広シール装置。 ７請求項６記載の末広シール装置において、前記面板はコロンビウム合金で形成 されて、前記補強板にリベット留めされている末広シール装置。 ８請求項３記載の末広シール装置において、更に、前記面板は前記補強板の各縁 まわりに、前記先細／末広ノズルの作動中における前記面板と前記補強板との間 の横方向の膨張差よりも大きい距離でもってオーバラップして折り曲げられてい る末広シール装置。 ９請求項８記載の末広シール装置において、前記面板はその上流端で堅固に固着 されている末広シール装置。 １０請求項９記載の末広シール装置において、前記面板はコロンビウム合金で形 成されて、前記補強板にリベット留めされている末広シール装置。 １１請求項４記載の末広シール装置において、更に、前記面板は前記補強板の各 縁まわりに、前記先細／末広ノズルの作動中における前記面板と前記補強板との 間の横方向の膨張差よりも大きい距離でもってオーバラップして折り曲げられて いる末広シール装置。 １２請求項１１記載の末広シール装置において、前記面板はコロンビウム合金で 形成されて、前記補強板にリベット留めされている末広シール装置。 １３請求項１２記載の末広シール装置において、前記面板はその上流端で堅固に 固着されている末広シール装置。