JPH09170453A - 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Info
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- JPH09170453A JPH09170453A JP33225395A JP33225395A JPH09170453A JP H09170453 A JPH09170453 A JP H09170453A JP 33225395 A JP33225395 A JP 33225395A JP 33225395 A JP33225395 A JP 33225395A JP H09170453 A JPH09170453 A JP H09170453A
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- flow
- core
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジン出力に対応してバイパス流及びコア
流の混合状態の最適化を図り、バイパス流及びコア流の
混合を確実に行なうとともに、重量増大を抑制しなが
ら、バイパス流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防
止する。 【解決手段】 円環状のバイパス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くことにより二つ
の流体の混合化を図る流体混合器において、バイパス流
とコア流とを区画する案内壁に、コア流の温度上昇時に
コア流を外側に導くコア流挿通路の横断面積を増大させ
る熱作動部が配される構成を採用する。
流の混合状態の最適化を図り、バイパス流及びコア流の
混合を確実に行なうとともに、重量増大を抑制しなが
ら、バイパス流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防
止する。 【解決手段】 円環状のバイパス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くことにより二つ
の流体の混合化を図る流体混合器において、バイパス流
とコア流とを区画する案内壁に、コア流の温度上昇時に
コア流を外側に導くコア流挿通路の横断面積を増大させ
る熱作動部が配される構成を採用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機エンジンの
流体混合器に係り、特に、バイパス流及びコア流の２層
流の混合性をエンジン出力と関連づけて高める技術に関
するものである。
流体混合器に係り、特に、バイパス流及びコア流の２層
流の混合性をエンジン出力と関連づけて高める技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４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。
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。
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。
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から分岐させたバイパス流
（ファン流）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、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。
混合器１５にあっては、バイパス流１３とコア流１４と
の隔離壁（インナーダクト）１６の下流位置に取り付け
られ、図５に示すように、横断面形状が波形形状の案内
壁を有するとともに、該波形形状が下流ほど漸次大きく
なる設定がなされており、図５に実線及び破線の矢印で
示すバイパス流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、混合性を高めるようにしてい
る。
（ファン流）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、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。
混合器１５にあっては、バイパス流１３とコア流１４と
の隔離壁（インナーダクト）１６の下流位置に取り付け
られ、図５に示すように、横断面形状が波形形状の案内
壁を有するとともに、該波形形状が下流ほど漸次大きく
なる設定がなされており、図５に実線及び破線の矢印で
示すバイパス流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、混合性を高めるようにしてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す混
合器１５であると、バイパス流１３及びコア流１４の挿
通路の形状及び横断面積が予め設定された変化の生じな
いものであるために、エンジン出力の大小によって挿通
路のガス（空気）流速及び流量が増減する場合にあって
も、バイパス流１３及びコア流１４が定められた方向に
導かれて、エンジン出力に対応して混合比等の混合状態
を適合化させるまでには至らず、加えて、混合性を高め
るために二つの流体の拡がり角度を小さくして混合器１
５を長くすると、重量増加を招いてしまう等の不具合が
生じる。
合器１５であると、バイパス流１３及びコア流１４の挿
通路の形状及び横断面積が予め設定された変化の生じな
いものであるために、エンジン出力の大小によって挿通
路のガス（空気）流速及び流量が増減する場合にあって
も、バイパス流１３及びコア流１４が定められた方向に
導かれて、エンジン出力に対応して混合比等の混合状態
を適合化させるまでには至らず、加えて、混合性を高め
るために二つの流体の拡がり角度を小さくして混合器１
５を長くすると、重量増加を招いてしまう等の不具合が
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、以下の目的を達成しようとするものである。 エンジン出力に対応してバイパス流及びコア流の混合
状態の最適化を図ること。 バイパス流及びコア流の混合を確実に行なうととも
に、重量増大を抑制すること。 バイパス流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防止
して、二つの流体の混合性を高めること。
もので、以下の目的を達成しようとするものである。 エンジン出力に対応してバイパス流及びコア流の混合
状態の最適化を図ること。 バイパス流及びコア流の混合を確実に行なうととも
に、重量増大を抑制すること。 バイパス流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防止
して、二つの流体の混合性を高めること。
【０００８】
【課題を解決するための手段】円環状のバイパス流とそ
の内側のコア流とを周方向に交互に内側及び外側に導く
ことにより二つの流体の混合化を図る流体混合器におい
て、バイパス流とコア流とを区画する案内壁に、コア流
の温度上昇時にコア流を外側に導くコア流挿通路の横断
面積を増大させる熱作動部が配される構成を採用してい
る。バイパス流とコア流とを周方向に区画する案内壁の
側壁部には、コア流の温度上昇時に周方向に膨らむこと
によりコア流挿通路の横断面積を増大させる熱作動部が
配される技術が適用される。上記の熱作動部に代えて、
案内壁に、バイパス流とコア流とを周方向に区画する側
部案内壁が配されるとともに、該側部案内壁にコア流の
温度上昇時に側部案内壁を周方向にずらすことによりコ
ア流挿通路の横断面積を増大させる熱作動部が配される
技術が適用される。加えて、案内壁として、バイパス流
とコア流とを半径方向に区画する外側案内壁及び内側案
内壁と、これら外側案内壁及び内側案内壁の間に介在状
態に配され両案内壁に対して接触または近接状態を保持
したまま周方向に移動することによりコア流挿通路の横
断面積を増減させる側部案内壁とを組み合わせた技術が
適用される。熱作動部として、コア流の温度上昇時に案
内壁を、コア流挿通路の横断面積の増大方向に変位させ
るとともに、コア流の温度低下時に案内壁を、コア流挿
通路の横断面積の減少方向に変位させるバイメタル及び
形状記憶合金が適用される。熱作動部の作動による横断
面積の増減量は、エンジンの低出力時ないし高出力時の
温度変化範囲において、１０〜３０％程度に設定され
る。
の内側のコア流とを周方向に交互に内側及び外側に導く
ことにより二つの流体の混合化を図る流体混合器におい
て、バイパス流とコア流とを区画する案内壁に、コア流
の温度上昇時にコア流を外側に導くコア流挿通路の横断
面積を増大させる熱作動部が配される構成を採用してい
る。バイパス流とコア流とを周方向に区画する案内壁の
側壁部には、コア流の温度上昇時に周方向に膨らむこと
によりコア流挿通路の横断面積を増大させる熱作動部が
配される技術が適用される。上記の熱作動部に代えて、
案内壁に、バイパス流とコア流とを周方向に区画する側
部案内壁が配されるとともに、該側部案内壁にコア流の
温度上昇時に側部案内壁を周方向にずらすことによりコ
ア流挿通路の横断面積を増大させる熱作動部が配される
技術が適用される。加えて、案内壁として、バイパス流
とコア流とを半径方向に区画する外側案内壁及び内側案
内壁と、これら外側案内壁及び内側案内壁の間に介在状
態に配され両案内壁に対して接触または近接状態を保持
したまま周方向に移動することによりコア流挿通路の横
断面積を増減させる側部案内壁とを組み合わせた技術が
適用される。熱作動部として、コア流の温度上昇時に案
内壁を、コア流挿通路の横断面積の増大方向に変位させ
るとともに、コア流の温度低下時に案内壁を、コア流挿
通路の横断面積の減少方向に変位させるバイメタル及び
形状記憶合金が適用される。熱作動部の作動による横断
面積の増減量は、エンジンの低出力時ないし高出力時の
温度変化範囲において、１０〜３０％程度に設定され
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図１ないし図３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実施形
態について説明する。
て、本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の実施形
態について説明する。
【００１０】図１は、本発明に係る航空機エンジンの流
体混合器の第１実施形態を示すものである。該第１実施
形態の流体混合器２０にあっては、図５例で説明した波
形形状の案内壁２１を有するものが適用されるが、その
バイパス流挿通路２２とコア流挿通路２３とを周方向に
区画している側壁部分の一部（または全部）に、図１の
鎖線で示すように、コア流１４の温度上昇時にコア流挿
通路２３の横断面積を大きくするための熱作動部２４が
配される。
体混合器の第１実施形態を示すものである。該第１実施
形態の流体混合器２０にあっては、図５例で説明した波
形形状の案内壁２１を有するものが適用されるが、その
バイパス流挿通路２２とコア流挿通路２３とを周方向に
区画している側壁部分の一部（または全部）に、図１の
鎖線で示すように、コア流１４の温度上昇時にコア流挿
通路２３の横断面積を大きくするための熱作動部２４が
配される。
【００１１】前記両挿通路２２，２３の横断面形状にあ
っては、図１に示すように、案内壁２１により区画され
て下流に行くにしたがって漸次面積が大きくなる波形形
状とされるが、主としてコア流１４の温度変化に対応し
て作動する熱作動部２４により、温度変化とともに横断
面積比が変動するように設定される。
っては、図１に示すように、案内壁２１により区画され
て下流に行くにしたがって漸次面積が大きくなる波形形
状とされるが、主としてコア流１４の温度変化に対応し
て作動する熱作動部２４により、温度変化とともに横断
面積比が変動するように設定される。
【００１２】前記熱作動部２４にあっては、例えば高温
で作動するバイメタル，形状記憶合金またはこれらの複
合機能を有するものが適用され、コア流１４の温度変化
に対応して、案内壁２１を湾曲変形させることにより、
コア流１４の温度上昇時（エンジン出力増大時）にコア
流挿通路２３の横断面積を１０〜３０％程度大きくし、
コア流１４の温度低下時（エンジン出力減少時）にコア
流挿通路２３の横断面積を元に戻すものとされる。そし
て、熱作動部２４の作動による案内壁２１の変形状況
は、コア流１４の温度上昇時において、図１に示すよう
に、コア流挿通路２３の横断面積を大きくすることに加
えて、コア流１４の半径外方向の誘導を若干内方に修正
するように設定される。なお、コア流挿通路２３の横断
面積を大きくした分だけ、バイパス流挿通路２２が小さ
くなるため、面積比を勘案して設定することになる。
で作動するバイメタル，形状記憶合金またはこれらの複
合機能を有するものが適用され、コア流１４の温度変化
に対応して、案内壁２１を湾曲変形させることにより、
コア流１４の温度上昇時（エンジン出力増大時）にコア
流挿通路２３の横断面積を１０〜３０％程度大きくし、
コア流１４の温度低下時（エンジン出力減少時）にコア
流挿通路２３の横断面積を元に戻すものとされる。そし
て、熱作動部２４の作動による案内壁２１の変形状況
は、コア流１４の温度上昇時において、図１に示すよう
に、コア流挿通路２３の横断面積を大きくすることに加
えて、コア流１４の半径外方向の誘導を若干内方に修正
するように設定される。なお、コア流挿通路２３の横断
面積を大きくした分だけ、バイパス流挿通路２２が小さ
くなるため、面積比を勘案して設定することになる。
【００１３】このように構成されている流体混合器２０
であると、バイパス流１３とコア流１４とが流入した場
合、これら二つの流体は、案内壁２１の形状に基づい
て、周方向に交互に、かつ半径方向の内側及び外側に広
げられながら下流に送り出され、流体混合器２０の下流
において混合性を高めるものとなる。
であると、バイパス流１３とコア流１４とが流入した場
合、これら二つの流体は、案内壁２１の形状に基づい
て、周方向に交互に、かつ半径方向の内側及び外側に広
げられながら下流に送り出され、流体混合器２０の下流
において混合性を高めるものとなる。
【００１４】その際に、コア流１４のガス流の温度が高
められた状態（エンジン出力増大時）であると、熱作動
部２４が作動して、案内壁２１を図１の鎖線状態から実
線状態に変形させ、コア流１４の挿通抵抗を減少させて
挿通量の増加に対応させることが容易になり、エンジン
出力増大時の混合割合を最適化して、混合効率の向上を
図ることができる。
められた状態（エンジン出力増大時）であると、熱作動
部２４が作動して、案内壁２１を図１の鎖線状態から実
線状態に変形させ、コア流１４の挿通抵抗を減少させて
挿通量の増加に対応させることが容易になり、エンジン
出力増大時の混合割合を最適化して、混合効率の向上を
図ることができる。
【００１５】次いで、図２及び図３は、本発明に係る航
空機エンジンの流体混合器の第２実施形態を示すもの
で、案内壁２１の部分が、外側案内壁２１Ａと内側案内
壁２１Ｂと側部案内壁２１Ｃとに分割され、これらの外
側案内壁２１Ａ，内側案内壁２１Ｂ及び側部案内壁２１
Ｃは、いずれも隔離壁１６の下流端部に取り付けられ
て、外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁２１Ｂは、コア流
１４の温度変化により変位を生じないものとされ、側部
案内壁２１Ｃは、その一部に前述の熱作動部２４が配さ
れて、高温時において、図２及び図３の鎖線状態から実
線状態、及び矢印で示すように変位し、コア流挿通路２
３の横断面積を大きくして、コア流１４の挿通量の増大
に対応させるように設定される。
空機エンジンの流体混合器の第２実施形態を示すもの
で、案内壁２１の部分が、外側案内壁２１Ａと内側案内
壁２１Ｂと側部案内壁２１Ｃとに分割され、これらの外
側案内壁２１Ａ，内側案内壁２１Ｂ及び側部案内壁２１
Ｃは、いずれも隔離壁１６の下流端部に取り付けられ
て、外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁２１Ｂは、コア流
１４の温度変化により変位を生じないものとされ、側部
案内壁２１Ｃは、その一部に前述の熱作動部２４が配さ
れて、高温時において、図２及び図３の鎖線状態から実
線状態、及び矢印で示すように変位し、コア流挿通路２
３の横断面積を大きくして、コア流１４の挿通量の増大
に対応させるように設定される。
【００１６】図２及び図３例にあっては、側部案内壁２
１Ｃの部分が、外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁２１Ｂ
に接触した状態のまま、あるいは、小間隙を有した状態
のまま、湾曲変形を伴いながら周方向にずれる移動によ
り、両挿通路２２，２３の横断面積比をコア流１４の温
度に対応して設定し、コア流１４の挿通量の増加に対応
させるように設定される。なお、この例にあっては、熱
作動部２４の作動時に外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁
２１Ｂの位置が変化せず、コア流挿通路２３の半径方向
の誘導に影響を及ぼすことがない。
１Ｃの部分が、外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁２１Ｂ
に接触した状態のまま、あるいは、小間隙を有した状態
のまま、湾曲変形を伴いながら周方向にずれる移動によ
り、両挿通路２２，２３の横断面積比をコア流１４の温
度に対応して設定し、コア流１４の挿通量の増加に対応
させるように設定される。なお、この例にあっては、熱
作動部２４の作動時に外側案内壁２１Ａ及び内側案内壁
２１Ｂの位置が変化せず、コア流挿通路２３の半径方向
の誘導に影響を及ぼすことがない。
【００１７】
【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） 案内壁に熱作動部を配して、コア流挿通路の横
断面積を増大させるようにいているため、エンジン出力
に対応してバイパス流及びコア流の混合比率の最適化を
行ない、燃焼性を高めてエンジン推力の向上を図ること
ができる。 （２） 案内壁の側部を周方向に膨らませることによ
り、熱作動部の構造を単純化し、重量の増加を抑制しな
がら二つの流体の混合状態を適合させることができる。 （３） 上記により、コア流挿通路の横断面積を高温時
に大きくすることを容易にし、その際にコア流量及び流
速の増大に対応して、コア流を円滑に誘導して混合性を
高めることができる。 （４） 主として、案内壁の側部を周方向に変形または
移動させて、コア流挿通路の横断面積を増大することに
より、コア流の外側方向への誘導を安定させ、バイパス
流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防止して、二つ
の流体の混合性を高めることができる。 （５） 熱作動部として、バイメタルや形状記憶合金を
利用することにより、コア流の温度上昇時の応答性を高
めて、二つの流体の混合率の設定を容易に行なうことが
できる。
器によれば、以下のような優れた効果を奏する。 （１） 案内壁に熱作動部を配して、コア流挿通路の横
断面積を増大させるようにいているため、エンジン出力
に対応してバイパス流及びコア流の混合比率の最適化を
行ない、燃焼性を高めてエンジン推力の向上を図ること
ができる。 （２） 案内壁の側部を周方向に膨らませることによ
り、熱作動部の構造を単純化し、重量の増加を抑制しな
がら二つの流体の混合状態を適合させることができる。 （３） 上記により、コア流挿通路の横断面積を高温時
に大きくすることを容易にし、その際にコア流量及び流
速の増大に対応して、コア流を円滑に誘導して混合性を
高めることができる。 （４） 主として、案内壁の側部を周方向に変形または
移動させて、コア流挿通路の横断面積を増大することに
より、コア流の外側方向への誘導を安定させ、バイパス
流及びコア流の流体の剥離現象の発生を防止して、二つ
の流体の混合性を高めることができる。 （５） 熱作動部として、バイメタルや形状記憶合金を
利用することにより、コア流の温度上昇時の応答性を高
めて、二つの流体の混合率の設定を容易に行なうことが
できる。
【図１】本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の第
１実施形態を示す要部の斜視図である。
１実施形態を示す要部の斜視図である。
【図２】本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の第
２実施形態を示す一部の記載を省略した側面図である。
２実施形態を示す一部の記載を省略した側面図である。
【図３】本発明に係る航空機エンジンの流体混合器の第
２実施形態を示す展開した状態の平面図である。
２実施形態を示す展開した状態の平面図である。
【図４】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。
ービンエンジン）の構造例を示す正断面図である。
【図５】図４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。
大斜視図である。
１３ バイパス流（ファン流） １４ コア流 １６ 隔離壁（インナーダクト） ２０ 流体混合器 ２１ 案内壁 ２１Ａ 外側案内壁 ２１Ｂ 内側案内壁 ２１Ｃ 側部案内壁 ２２ バイパス流挿通路 ２３ コア流挿通路 ２４ 熱作動部
Claims (5)
- 【請求項１】 円環状のバイパス流（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
くことにより二つの流体の混合化を図る流体混合器（２
０）であって、バイパス流とコア流とを区画する案内壁
（２１）に、コア流の温度上昇時にコア流挿通路（２
３）の横断面積を増大させる熱作動部（２４）が配され
ることを特徴とする航空機エンジンの流体混合器。 - 【請求項２】 バイパス流（１３）とコア流（１４）と
を周方向に区画する案内壁（２１）の側壁部に、コア流
の温度上昇時に周方向に膨らむことによりコア流挿通路
（２３）の横断面積を増大させる熱作動部（２４）が配
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。 - 【請求項３】 案内壁（２１）に、バイパス流（１３）
とコア流（１４）とを周方向に区画する側部案内壁（２
１Ｃ）が配されるとともに、該側部案内壁にコア流の温
度上昇時に側部案内壁を周方向にずらすことによりコア
流挿通路（２３）の横断面積を増大させる熱作動部（２
４）が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。 - 【請求項４】 案内壁（２１）が、バイパス流（１３）
とコア流（１４）とを半径方向に区画する外側案内壁
（２１Ａ）及び内側案内壁（２１Ｂ）と、該外側案内壁
及び内側案内壁に対して接触または近接状態に配され周
方向に移動することによりコア流挿通路（２３）の横断
面積を増減させる側部案内壁（２１Ｃ）とを組み合わせ
て構成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。 - 【請求項５】 熱作動部（２４）が、コア流（１４）の
温度上昇時に案内壁（２１）をコア流挿通路（２３）の
横断面積の増大方向に変位させるとともに、コア流の温
度低下時に案内壁をコア流挿通路の横断面積の減少方向
に変位させるバイメタルにより構成されることを特徴と
する請求項１、２、３または４記載の航空機エンジンの
流体混合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33225395A JPH09170453A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 航空機エンジンの流体混合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33225395A JPH09170453A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 航空機エンジンの流体混合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170453A true JPH09170453A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18252890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33225395A Withdrawn JPH09170453A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 航空機エンジンの流体混合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170453A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6578355B1 (en) | 1999-03-05 | 2003-06-17 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Bloom mixer for a turbofan engine |
| JP2010503793A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | アエロジェット ジェネラル コーポレイション | 温度応答性の喉の直径を有するノズル |
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