JPH08135503A - 航空機エンジンの流体混合器 - Google Patents

航空機エンジンの流体混合器

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Publication number
JPH08135503A
JPH08135503A JP27813294A JP27813294A JPH08135503A JP H08135503 A JPH08135503 A JP H08135503A JP 27813294 A JP27813294 A JP 27813294A JP 27813294 A JP27813294 A JP 27813294A JP H08135503 A JPH08135503 A JP H08135503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow
guide wall
fluid mixer
fluid
wing tips
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27813294A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kashiwagi
武 柏木
Yoshio Koide
芳夫 小出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Publication of JPH08135503A publication Critical patent/JPH08135503A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/46Nozzles having means for adding air to the jet or for augmenting the mixing region between the jet and the ambient air, e.g. for silencing
    • F02K1/48Corrugated nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 航空機エンジンの流体混合器に係り、大型化
による重量の増加を抑制するとともに、流体の剥離現象
の発生を防止し、混合促進により燃焼効率の向上を図
る。 【構成】 ファン流とコア流とを周方向に交互に内側及
び外側に導いて、二つの流体の混合化を図る流体混合器
において、二つの流体を導く案内壁の横断面形状が波形
形状に形成され、該波形形状が下流ほど漸次大きくなる
設定がなされるとともに、案内壁に、流体の案内方向に
沿うとともに、周方向に突出状態のウイングチップが形
成される構成を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機エンジンの流体
混合器に係り、特に、アフタバーナ等のファン流及びコ
ア流の2層流の混合性を高める技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、アフタバーナを有する航空機エ
ンジン(ガスタービンエンジン)の構造例を示してい
る。
【0003】該航空機エンジン1にあっては、空気を取
り入れるファン2と、取り入れた空気を圧縮する圧縮機
3と、圧縮した空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器
4と、該燃焼器4の燃焼ガスによりファン2及び圧縮機
3を駆動するタービン5と、新たに付加した燃料の再燃
焼を行なうアフタバーナ6とを具備している。
【0004】そして、アフタバーナ6の部分には、三角
形断面等を有し下流に乱流域Xを形成して保炎を行なう
保炎器7と、燃料を噴出させるための燃料ノズル8と、
点火栓9とが配され、アフタバーナ6による燃焼ガス
を、アウターダクト10の内側の燃焼器ライナ11内部
を経由して排気ノズル12から噴出させることにより、
推力の増加を図るようにしている。
【0005】また、ファン2から分岐させたファン流
(バイパス流)13と、圧縮機3、燃焼器4及びタービ
ン5から排出されるコア流14とは、図4に示す混合器
15を経由させることにより、混合促進が図られるよう
にしている。つまり、図4に実線及び破線の矢印で示す
ファン流13及びコア流14を、内側及び外側に交互に
導くことにより混合性を高めるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示す混
合器15にあっては、例えば図5に示すように、二つの
流体の拡がり角度を小さくして混合距離を大きくする
と、混合性が確保されるものの、全体的に長くかつ重量
増加が著しくなり、図6に示すように、混合距離を小さ
くして二つの流体の拡がり角度を大きくすると、斜線で
示す部分で流体が剥離して、十分な混合性が得られなく
なる等の不具合が生じる。
【0007】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、大型化による重量の増加を抑制するとともに、
流体の剥離現象の発生を防止することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】円環状のファン流とその
内側のコア流とを周方向に交互に内側及び外側に導い
て、二つの流体の混合化を図る流体混合器において、二
つの流体を導く案内壁の横断面形状が波形形状に形成さ
れ、該波形形状が下流ほど漸次大きくなる設定がなされ
るとともに、案内壁に、流体の案内方向に沿うととも
に、周方向に突出状態のウイングチップが形成される構
成を採用している。ウイングチップが、ファン流を内側
に導く流路とコア流を外側に導く流路との双方に配され
る技術、ウイングチップが、案内壁に周方向に対向状態
にかつ間隔を空けて配される技術、ウイングチップにお
ける前縁部がファン流またはコア流の延長方向と交差状
態に配される技術が付加される。
【0009】
【作用】流体混合器には、外側からのファン流と内側か
らのコア流が流入し、これら二つの流体は、案内壁によ
り周方向に交互に内側及び外側に導かれる。二つの流体
が、ウイングチップに交差すると、その突出部分で内側
及び外側に整流されて、流れの方向が強制的に修正され
ることにより、流体混合器から二つの流体の間に大きな
角度が付与された状態で送り出され、広い範囲で二つの
流体の混合化が図られる。ウイングチップによる流体の
方向の整流は、ファン流及びコア流の双方、一方の流路
の範囲で対向する案内壁の壁面近傍で行なわれる。ウイ
ングチップの対向部分に、間隔が空けられていると、そ
の部分を流体が挿通することにより、流体挿通時の抵抗
が低減する。ウイングチップにおける前縁部が、ファン
流またはコア流と交差状態であると、流体の整流性が向
上して、剥離現象の発生が抑制される。
【0010】
【実施例】以下、図1及び図2に基づいて、本発明に係
る航空機エンジンの流体混合器の一実施例について説明
する。図1及び図2に示す航空機エンジンの流体混合器
にあって、図3及び図4に示す従来例と共通する箇所に
は、同一符号を付して説明を簡略化する。
【0011】該一実施例にあって、流体混合器20に
は、概略円環状をなすファン流13とその内側のコア流
14とを周方向に交互に内側及び外側に導くための案内
壁21と、該案内壁21に一体でかつ周方向に突出状態
のウイングチップ22A,22Bとが配される。
【0012】前記案内壁21は、横断面形状が波形形状
をなすとともに、該波形形状が下流ほど漸次大きくなる
設定と、小さな距離範囲で拡がり角度が大きくなる設定
とがなされる。
【0013】前記ウイングチップ22A,22Bは、図
1及び図2に示すように、ファン流13とその内側のコ
ア流14との方向に対して、傾斜した状態に配される。
つまり、ファン流13の通路となる箇所のウイングチッ
プ22Aにあっては、図1に実線で示すように、下流が
内側方向に傾斜した状態となる設定がなされ、コア流1
4の通路となる箇所のウイングチップ22Bにあって
は、図1に破線で示すように、下流が外側方向に傾斜し
た状態となる設定がなされる。
【0014】また、ウイングチップ22A,22Bは、
図2に示すように、例えば対をなす部分が対向した状態
となるように案内壁21の表面に一体に取り付けられ、
対をなすウイングチップ22A,22Bが、間隔を空け
て配される。
【0015】さらに、ウイングチップ22A,22Bに
おける前縁部23A,23Bは、図1に示すように、フ
ァン流13またはコア流14の延長方向と交差状態とな
るように設定される。
【0016】このように構成されている流体混合器20
であると、外側からのファン流13と、内側からのコア
流14とが同時に流入し、これら二つの流体は、案内壁
21の波形形状に基づいて、半径両方向に広げられなが
ら下流に送り出されるのであるが、その際に、ウイング
チップ22A,22Bが流路の途中に介在していること
により、その近傍では、ウイングチップ22A,22B
の配置方向にそれぞれの流体が導かれる。
【0017】つまり、二つの流体が、ウイングチップ2
2A,22Bの前縁部23A,23Bに交差すると、フ
ァン流13及びコア流14の一部が、ウイングチップ2
2A,22Bの配置方向及び案内壁21の方向に沿っ
て、強制的に向きを変えさせられる整流が行なわれる。
小さな距離範囲で拡がり角度が大きくなる設定を行なう
場合、ウイングチップ22A,22Bの数や角度の選定
によって、流体の剥離現象が生じ易い部分に対しても、
整流作用を効果的に付与することができる。なお、ウイ
ングチップ22A,22Bの対向部分に、図2に示すよ
うに、間隔が空けられていると、その部分を流体が挿通
し易くなって、流体挿通時の抵抗が低減すると考えられ
る。
【0018】このように、ウイングチップ22A,22
Bが突出している部分の近傍で、ファン流13及びコア
流14が分割されるとともに、強制的に大きく角度を広
げられる整流がなされて、流体混合器20から送り出さ
れると、図1実線及び破線の矢印で示すように、広い範
囲でファン流13及びコア流14の混合化が図られ、か
つ方向の異なる二つの流体が隣合わせ状態で送り出され
ることにより、その間にそれぞれ渦が発生して混合性が
著しく向上するものとなり、例えばアフタバーナにあっ
ては、燃焼効率向上を図ることができる。
【0019】〔他の実施態様〕本発明の流体混合器20
にあっては、次の技術を採用することができる。 a)ファン流13またはコア流14の一方のみに、ウイ
ングチップ22A,22Bを配すること。 b)案内壁21の対向面の一方のみに、ウイングチップ
22A,22Bを配すること。 c)案内壁21が周方向に捻られること。 d)対向状態のウイングチップ22A,22Bの大き
さ、数、形状が相違するように設定されること。 e)アフタバーナ6以外の目的の混合器、例えばコンバ
インドサイクルエンジンに適用すること。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る航空機エンジンの流体混合
器によれば、以下のような優れた効果を奏する。 (1) 案内壁に、流体の案内方向に沿うとともに、周
方向に突出状態のウイングチップが形成されることによ
り、ファン流及びコア流を所望の方向に導いて、短い距
離で流体を広げて混合促進を図り、アフタバーナ等の燃
焼効率の向上を図ることができる。 (2) ウイングチップで流体を整流することにより、
流体の剥離現象の発生を防止して混合性を高め、全体の
寸法を短くして重量の増加を抑制し小型化を図ることが
できる。 (3) ウイングチップが、周方向に対向状態にかつ間
隔を空けて配されることにより、流体の挿通性を確保し
て挿通時の損失発生を低減することができる。 (4) ウイングチップにおける前縁部を、ファン流ま
たはコア流と交差状態とすることにより、流体の整流性
を向上させ、流体の挿通方向の設定を容易にすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の一
実施例を示す要部の正断面図である。
【図2】本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の一
実施例を示す一部の記載を省略した斜視図である。
【図3】アフタバーナを有する航空機エンジン(ガスタ
ービンエンジン)の構造例を示す正断面図である。
【図4】図3における混合器の一部の記載を省略した拡
大斜視図である。
【図5】図3における混合器が長い場合の流体混合状況
のモデル図である。
【図6】図3における混合器が短い場合の流体混合状況
のモデル図である。
【符号の説明】
7 保炎器 10 アウターダクト 11 燃焼器ライナ 13 ファン流(バイパス流) 14 コア流 20 流体混合器 21 案内壁 22A,22B ウイングチップ 23A,23B 前縁部 X 乱流域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円環状のファン流(13)とその内側の
    コア流(14)とを周方向に交互に内側及び外側に導い
    て、二つの流体の混合化を図る流体混合器(20)であ
    って、二つの流体を導く案内壁(21)の横断面形状が
    波形形状に形成され、該波形形状が下流ほど漸次大きく
    なる設定がなされるとともに、案内壁に、流体の案内方
    向に沿うとともに周方向に突出状態のウイングチップ
    (22A,22B)が形成されることを特徴とする航空
    機エンジンの流体混合器。
  2. 【請求項2】 ウイングチップ(22A,22B)が、
    ファン流(13)を内側に導く流路とコア流(14)を
    外側に導く流路との双方に配されることを特徴とする請
    求項1記載の航空機エンジンの流体混合器。
  3. 【請求項3】 ウイングチップ(22A,22B)が、
    案内壁(21)に周方向に対向状態にかつ間隔を空けて
    配されることを特徴とする請求項1または2記載の航空
    機エンジンの流体混合器。
  4. 【請求項4】 ウイングチップ(22A,22B)にお
    ける前縁部(23A,23B)が、ファン流(13)ま
    たはコア流(14)の延長方向と交差状態に配されるこ
    とを特徴とする請求項1、2または3記載の航空機エン
    ジンの流体混合器。
JP27813294A 1994-11-11 1994-11-11 航空機エンジンの流体混合器 Withdrawn JPH08135503A (ja)

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JP27813294A JPH08135503A (ja) 1994-11-11 1994-11-11 航空機エンジンの流体混合器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014517194A (ja) * 2011-05-16 2014-07-17 エムベーデーアー フランス デトネーションチャンバを備えるターボ機関と、ターボ機関を装備した飛行車両
CN104019465A (zh) * 2014-05-29 2014-09-03 南京航空航天大学 涡轮基组合循环发动机超级燃烧室
US10168050B2 (en) 2014-04-30 2019-01-01 Ihi Corporation Afterburner and aircraft engine

Cited By (4)

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CN104019465B (zh) * 2014-05-29 2016-04-13 南京航空航天大学 涡轮基组合循环发动机超级燃烧室

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020115