JPH10103154A - 航空機に動力を供給するガスタービンエンジン動力装置用の先細／末広排気ノズル - Google Patents
航空機に動力を供給するガスタービンエンジン動力装置用の先細／末広排気ノズルInfo
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- JPH10103154A JPH10103154A JP9276681A JP27668197A JPH10103154A JP H10103154 A JPH10103154 A JP H10103154A JP 9276681 A JP9276681 A JP 9276681A JP 27668197 A JP27668197 A JP 27668197A JP H10103154 A JPH10103154 A JP H10103154A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
- F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
- F02K1/1223—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps of two series of flaps, the upstream series having its flaps hinged at their upstream ends on a fixed structure and the downstream series having its flaps hinged at their upstream ends on the downstream ends of the flaps of the upstream series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
- F02K1/08—Varying effective area of jet pipe or nozzle by axially moving or transversely deforming an internal member, e.g. the exhaust cone
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/002—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector
- F02K1/004—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector by using one or more swivable nozzles rotating about their own axis
-
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- F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
- F02K1/15—Control or regulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/15—Load balancing
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 航空機、特に短距離離陸・垂直着陸機に動力
を供給するガスタービンエンジン動力装置用の軸対称型
先細／末広排気ノズルを完全環構体に作ること。 【解決手段】 排気ノズルは、先細フラップ３４及び末
広フラップ３６を位置決めすると共にこれらのフラップ
により生じる荷重をバランスする圧力バランス同期リン
グ３０と、この同期リングを駆動して排気ノズルの先細
／末広形状を変化させるアクチュエータ４６と、同心的
に配置された一対の間隔を置いた環状静止構体１０７，
１０９とを包含する。アクチュエータ４６は、同期リン
グ３０の外周面内に配列されている。また、同期リング
３０は一対の静止構体１０７，１０９間に配置されて、
排気ノズルが完全環構体とされている。
を供給するガスタービンエンジン動力装置用の軸対称型
先細／末広排気ノズルを完全環構体に作ること。 【解決手段】 排気ノズルは、先細フラップ３４及び末
広フラップ３６を位置決めすると共にこれらのフラップ
により生じる荷重をバランスする圧力バランス同期リン
グ３０と、この同期リングを駆動して排気ノズルの先細
／末広形状を変化させるアクチュエータ４６と、同心的
に配置された一対の間隔を置いた環状静止構体１０７，
１０９とを包含する。アクチュエータ４６は、同期リン
グ３０の外周面内に配列されている。また、同期リング
３０は一対の静止構体１０７，１０９間に配置されて、
排気ノズルが完全環構体とされている。
Description
【０００１】
【相互参照】本特許出願の主題は、エリック シー．ワ
ードの名義で出願された“同期リング連結サスペンショ
ンを備える先細／末広ノズル”と題する米国特許出願
（代理人の整理番号Ｆ−７７４９）、及びアルフレド
サイレス及びジェニファー グロースマンの名義で出願
された“小型の圧力バランス支点リンクを備える排気ノ
ズル”と題する米国特許出願（代理人の整理番号Ｆ−７
６７７）の主題と関連する。以上述べた米国特許出願の
すべては、本件特許出願の優先権の主張の基礎となる米
国特許出願と同時に出願されかつ本特許出願と同じ譲受
人に譲渡されている。
ードの名義で出願された“同期リング連結サスペンショ
ンを備える先細／末広ノズル”と題する米国特許出願
（代理人の整理番号Ｆ−７７４９）、及びアルフレド
サイレス及びジェニファー グロースマンの名義で出願
された“小型の圧力バランス支点リンクを備える排気ノ
ズル”と題する米国特許出願（代理人の整理番号Ｆ−７
６７７）の主題と関連する。以上述べた米国特許出願の
すべては、本件特許出願の優先権の主張の基礎となる米
国特許出願と同時に出願されかつ本特許出願と同じ譲受
人に譲渡されている。
【０００２】
【技術分野】本発明は、特に、短距離離陸・垂直着陸
（Short Take−Off and Vertical Landing：以下“ＳＴ
ＯＶＬ”と略称する）機に動力を供給するガスタービン
エンジンに用いられる小型の軸対称型先細／末広排気ノ
ズルに関し、更に詳細には、その圧力バランス同期リン
グの構成及び駆動システムの構成に関する。
（Short Take−Off and Vertical Landing：以下“ＳＴ
ＯＶＬ”と略称する）機に動力を供給するガスタービン
エンジンに用いられる小型の軸対称型先細／末広排気ノ
ズルに関し、更に詳細には、その圧力バランス同期リン
グの構成及び駆動システムの構成に関する。
【０００３】
【背景技術】種々様々のガスタービンエンジン用先細／
末広排気ノズルが、文献に開示され、作動の一定モード
の間エンジン性能を増進するためにノズルのスロート形
状を変えるためジェット及びターボジェットエンジンに
用いられている。これは、特に、オグメンタを備えるガ
スタービンエンジンでもって動力が供給される航空機の
場合に言える。排気ノズルは、排気ガスを誘導する性能
を持って又は持たないで２つ又は３つの寸法形状に形状
を変えることができる。明らかに、誘導ノズルの目的
は、航空機を制動するために推力の方向変化を行い又は
推力を逆にすることにある。従来の排気ノズルの幾つか
の例が、１９７４年２月１９日にスワブリー等に対して
特許が付与された“バランス式フラップ型先細／末広ノ
ズル”と題する米国特許第３，７９２，８１５号、１９
８４年６月２６日にジョーンズ等に対して特許が付与さ
れた“二重調和リング構体を備える排気ノズルアセンブ
リ”と題する米国特許第４，４５６，１７８号、１９８
４年５月８日にワイリー等に対して特許が付与された
“３次元軸方向移動可能な先細／末広ノズルアセンブ
リ”と題する米国特許第４，４５６，１７８号、１９８
４年４月３日にマデンに対して特許が付与された“可変
面積式ノズルの荷重をバランスする簡略型装置”と題す
る米国特許第４，４４０，３４７号、１９８４年４月３
日にワイリーに対して特許が付与された“軸方向に移動
可能な可変面積式先細／末広ノズル”と題する米国特許
第４，４４０，３４６号、１９９１年４月３０日にバル
ザに対して特許が付与された“先細／末広ノズルの構
成”と題する米国特許第５，０１１，０８０号、及び１
９９３年６月１日にバルザに対して特許が付与された
“先細／末広ノズル用のフラップヒンジ装置”と題する
米国特許第５，２１５，２５６号の各明細書に開示され
ている。以上述べた米国特許のすべては、本特許出願及
び１９７５年８月１２日にカンボーライブスに対して特
許が付与された“可変断面を有するノズル”と題する米
国特許第３，８９９，１３３号の譲受人と同じ譲受人に
譲渡されている。
末広排気ノズルが、文献に開示され、作動の一定モード
の間エンジン性能を増進するためにノズルのスロート形
状を変えるためジェット及びターボジェットエンジンに
用いられている。これは、特に、オグメンタを備えるガ
スタービンエンジンでもって動力が供給される航空機の
場合に言える。排気ノズルは、排気ガスを誘導する性能
を持って又は持たないで２つ又は３つの寸法形状に形状
を変えることができる。明らかに、誘導ノズルの目的
は、航空機を制動するために推力の方向変化を行い又は
推力を逆にすることにある。従来の排気ノズルの幾つか
の例が、１９７４年２月１９日にスワブリー等に対して
特許が付与された“バランス式フラップ型先細／末広ノ
ズル”と題する米国特許第３，７９２，８１５号、１９
８４年６月２６日にジョーンズ等に対して特許が付与さ
れた“二重調和リング構体を備える排気ノズルアセンブ
リ”と題する米国特許第４，４５６，１７８号、１９８
４年５月８日にワイリー等に対して特許が付与された
“３次元軸方向移動可能な先細／末広ノズルアセンブ
リ”と題する米国特許第４，４５６，１７８号、１９８
４年４月３日にマデンに対して特許が付与された“可変
面積式ノズルの荷重をバランスする簡略型装置”と題す
る米国特許第４，４４０，３４７号、１９８４年４月３
日にワイリーに対して特許が付与された“軸方向に移動
可能な可変面積式先細／末広ノズル”と題する米国特許
第４，４４０，３４６号、１９９１年４月３０日にバル
ザに対して特許が付与された“先細／末広ノズルの構
成”と題する米国特許第５，０１１，０８０号、及び１
９９３年６月１日にバルザに対して特許が付与された
“先細／末広ノズル用のフラップヒンジ装置”と題する
米国特許第５，２１５，２５６号の各明細書に開示され
ている。以上述べた米国特許のすべては、本特許出願及
び１９７５年８月１２日にカンボーライブスに対して特
許が付与された“可変断面を有するノズル”と題する米
国特許第３，８９９，１３３号の譲受人と同じ譲受人に
譲渡されている。
【０００４】また、当分野において、技術者及び科学者
達が単一エンジン式航空機にまた多エンジン式航空機の
ＳＴＯＶＬ作動にも使用することができるガスタービン
エンジンを設計し、製造することに努力していることも
よく知られている。更に、排気ノズルが互いに関節接続
されて誘導性能を提供する複数のポジションフラップを
包含し、又は排気ノズル全体が誘導性能を提供するため
に（ヤコブレブ エアクラフト カンパニーにより製造
された）ＹＡＫ−１４１ロシア製航空機に用いられてい
る回転可能な相互接続ダクトと同様なダクトを包含する
こともよく知られている。本発明は、主として、排気ノ
ズルの構成部品以外の手段により動かされる型式の可変
先細／末広排気ノズルに関するものである。換言すれ
ば、排気ノズルに接続されている複数の上流側ダクトが
これらダクト内を流れるエンジン媒体の流れ方向を変え
るために互いに関して回転できる機能を有し、これらダ
クトの回転が排気ノズル全体を水平飛行のための軸方向
位置から垂直飛行及びこれら水平飛行と垂直飛行との中
間の飛行姿勢のための半径方向位置に、及び航空機にか
た揺れを生じさせるための横方向位置に回転せしめる。
達が単一エンジン式航空機にまた多エンジン式航空機の
ＳＴＯＶＬ作動にも使用することができるガスタービン
エンジンを設計し、製造することに努力していることも
よく知られている。更に、排気ノズルが互いに関節接続
されて誘導性能を提供する複数のポジションフラップを
包含し、又は排気ノズル全体が誘導性能を提供するため
に（ヤコブレブ エアクラフト カンパニーにより製造
された）ＹＡＫ−１４１ロシア製航空機に用いられてい
る回転可能な相互接続ダクトと同様なダクトを包含する
こともよく知られている。本発明は、主として、排気ノ
ズルの構成部品以外の手段により動かされる型式の可変
先細／末広排気ノズルに関するものである。換言すれ
ば、排気ノズルに接続されている複数の上流側ダクトが
これらダクト内を流れるエンジン媒体の流れ方向を変え
るために互いに関して回転できる機能を有し、これらダ
クトの回転が排気ノズル全体を水平飛行のための軸方向
位置から垂直飛行及びこれら水平飛行と垂直飛行との中
間の飛行姿勢のための半径方向位置に、及び航空機にか
た揺れを生じさせるための横方向位置に回転せしめる。
【０００５】しかし、これらの型式のノズルに関連する
問題として、とりわけ、次のような問題がある。すなわ
ち、ＳＴＯＶＬ作動中に適当な地上クリアランスを提供
するために、ノズルを十分に短くしなければならない。
また、一定の型式のＳＴＯＶＬ推進システム、例えば軸
駆動式リフトファンを用いるＳＴＯＶＬ推進システム
は、ノズルにより生じる推力及びＳＴＯＶＬモード中に
軸駆動式リフトファンを駆動するのに必要とされる動力
のための許容可能な推力分割制御を提供するために、高
応答性で大きいターンダウン比のノズルを必要とする。
問題として、とりわけ、次のような問題がある。すなわ
ち、ＳＴＯＶＬ作動中に適当な地上クリアランスを提供
するために、ノズルを十分に短くしなければならない。
また、一定の型式のＳＴＯＶＬ推進システム、例えば軸
駆動式リフトファンを用いるＳＴＯＶＬ推進システム
は、ノズルにより生じる推力及びＳＴＯＶＬモード中に
軸駆動式リフトファンを駆動するのに必要とされる動力
のための許容可能な推力分割制御を提供するために、高
応答性で大きいターンダウン比のノズルを必要とする。
【０００６】許容できる高応答性のノズル駆動システム
を達成するためには、先細／末広排気ノズルのスロート
寸法を変化させるアクチュエータを用いることが必要で
ある。これらのアクチュエータは、典型的に、液圧媒体
としてエンジン燃料を用いる液圧型のアクチュエータで
ある。したがって、本発明も液圧媒体として燃料を用い
る液圧アクチュエータを用いるようにしている。
を達成するためには、先細／末広排気ノズルのスロート
寸法を変化させるアクチュエータを用いることが必要で
ある。これらのアクチュエータは、典型的に、液圧媒体
としてエンジン燃料を用いる液圧型のアクチュエータで
ある。したがって、本発明も液圧媒体として燃料を用い
る液圧アクチュエータを用いるようにしている。
【０００７】当分野の当業者には明らかなように、アク
チュエータの寸法は、かなり大きくそれ故重い先細／末
広ノズル駆動システムの動力要求にマッチすることが必
要とされ、それに相応する囲いが必要とされる。また、
この型式のアクチュエータに適応するのに必要な燃料の
量のために、かなり大きくてフレキシブルな燃料ライン
が必要とされる。燃料ラインがフレキシブルであること
が必要とされる理由は関節接続のダクトが逆回転するか
らであり、この燃料ラインをフレキシブルとするという
燃料ラインの要求に適応するようなスペースを燃料ライ
ンは利用できる必要がある。したがって、ダクトの寸法
が実際的でないばかりでなく、ダクトの重量が非常に重
くなり、ダクトのフレキシビリティーが逆に損なわれる
ものである。更に、エンジン燃料ポンプは、所望時間に
フラップの位置を変える要求に適応するために過度に酷
使されるか、又は不十分な寸法とされる。
チュエータの寸法は、かなり大きくそれ故重い先細／末
広ノズル駆動システムの動力要求にマッチすることが必
要とされ、それに相応する囲いが必要とされる。また、
この型式のアクチュエータに適応するのに必要な燃料の
量のために、かなり大きくてフレキシブルな燃料ライン
が必要とされる。燃料ラインがフレキシブルであること
が必要とされる理由は関節接続のダクトが逆回転するか
らであり、この燃料ラインをフレキシブルとするという
燃料ラインの要求に適応するようなスペースを燃料ライ
ンは利用できる必要がある。したがって、ダクトの寸法
が実際的でないばかりでなく、ダクトの重量が非常に重
くなり、ダクトのフレキシビリティーが逆に損なわれる
ものである。更に、エンジン燃料ポンプは、所望時間に
フラップの位置を変える要求に適応するために過度に酷
使されるか、又は不十分な寸法とされる。
【０００８】しかして、前述したシーレス等の名義で出
願されて本特許出願の優先権の主張の基礎となる米国特
許出願と共に出願中の米国特許出願に開示されている小
型ノズルは、圧力バランス同期リングを静止構体内に配
置することができなく、したがって排気ノズルを完全環
（フルフープ）の構成に維持することができないもので
ある。本発明は、この問題を解決するものである。その
上、本発明は、取付けボルトに接近することができるよ
うに液圧アクチュエータを取付け、またフラップを冷却
することができるように先細フラップのピボットを配置
し、更に同期リングの直線移動を容易にすることができ
るように同期リングにローラを用いるものである。
願されて本特許出願の優先権の主張の基礎となる米国特
許出願と共に出願中の米国特許出願に開示されている小
型ノズルは、圧力バランス同期リングを静止構体内に配
置することができなく、したがって排気ノズルを完全環
（フルフープ）の構成に維持することができないもので
ある。本発明は、この問題を解決するものである。その
上、本発明は、取付けボルトに接近することができるよ
うに液圧アクチュエータを取付け、またフラップを冷却
することができるように先細フラップのピボットを配置
し、更に同期リングの直線移動を容易にすることができ
るように同期リングにローラを用いるものである。
【０００９】すなわち、本発明は、たとえ構造的たわみ
が圧力により生じたときにも静止構体が確実な密封を提
供することにより、同期リングと接触する確実な密封表
面及び同期リングの囲いを維持するために圧力及び構造
的たわみに耐える完全環構体を提供するものである。そ
して、液圧アクチュエータを取り囲み同期リングの外周
面内に配列することにより、支点リンクから外れている
アクチュエータ荷重により生じるねじりモーメントが減
少する。
が圧力により生じたときにも静止構体が確実な密封を提
供することにより、同期リングと接触する確実な密封表
面及び同期リングの囲いを維持するために圧力及び構造
的たわみに耐える完全環構体を提供するものである。そ
して、液圧アクチュエータを取り囲み同期リングの外周
面内に配列することにより、支点リンクから外れている
アクチュエータ荷重により生じるねじりモーメントが減
少する。
【００１０】
【発明の概要】本発明の目的は、改良をした軸対称型先
細／末広排気ノズルを提供することにある。
細／末広排気ノズルを提供することにある。
【００１１】本発明の特徴は、液圧アクチュエータの駆
動ロッドを取り囲み同期リングと整列させることにあ
る。
動ロッドを取り囲み同期リングと整列させることにあ
る。
【００１２】本発明の他の特徴は、取付け装置に接近す
ることができるようにアクチュエータを静止構体に取付
けることにある。
ることができるようにアクチュエータを静止構体に取付
けることにある。
【００１３】本発明の更に他の特徴は、フラップ冷却シ
ステムの冷却能力を増強するために先細フラップのピボ
ット機構のための支持構体を提供することにある。
ステムの冷却能力を増強するために先細フラップのピボ
ット機構のための支持構体を提供することにある。
【００１４】本発明の以上述べた特徴は、添付図面を参
照して詳述する下記の説明から一層明らかになるであろ
う。
照して詳述する下記の説明から一層明らかになるであろ
う。
【００１５】
【好適な実施例の詳細な説明】図１及び図２に見られる
ように、参照符号１０により総括的に示されているエン
ジンは、参照符号１２により総括的に示されている航空
機に搭載される。そして、エンジン１０は参照符号１４
により総括的に示されている軸対称型排気ノズルと、参
照符号１５により総括的に示されている３つのベアリン
グダクトとを包含する。これらのベアリングダクト１５
は、逆回転することができ、図１に示されるような水平
飛行状態及び図２に示されるようなＳＴＯＶＬ状態に位
置され得る。排気ノズル１４を誘導機能を得るための位
置にすることは、所望する姿勢をとるように３つのベア
リングダクト１５を関節接続してそれらのベアリングま
わりに回転させることにより行われる。図２に見られる
ように、航空機が地面上であり、車輪１６が伸長されて
いると共に排気ノズル１４がＳＴＯＶＬ状態であるとき
には、排気ノズル１４の長さを十分に短くし、排気ノズ
ル１４が地面に接触しないようにすることが絶対必要な
条件である。
ように、参照符号１０により総括的に示されているエン
ジンは、参照符号１２により総括的に示されている航空
機に搭載される。そして、エンジン１０は参照符号１４
により総括的に示されている軸対称型排気ノズルと、参
照符号１５により総括的に示されている３つのベアリン
グダクトとを包含する。これらのベアリングダクト１５
は、逆回転することができ、図１に示されるような水平
飛行状態及び図２に示されるようなＳＴＯＶＬ状態に位
置され得る。排気ノズル１４を誘導機能を得るための位
置にすることは、所望する姿勢をとるように３つのベア
リングダクト１５を関節接続してそれらのベアリングま
わりに回転させることにより行われる。図２に見られる
ように、航空機が地面上であり、車輪１６が伸長されて
いると共に排気ノズル１４がＳＴＯＶＬ状態であるとき
には、排気ノズル１４の長さを十分に短くし、排気ノズ
ル１４が地面に接触しないようにすることが絶対必要な
条件である。
【００１６】図３は典型的な従来の排気ノズルを示し、
もしこのような従来の排気ノズルが図１及び図２に示さ
れているエンジンに用いられた場合には、上述した条件
に適合することができないものである。すなわち、この
例に示されるように、従来の排気ノズルは外側フラップ
１８と、末広フラップ２０と、先細フラップ２２とから
成る。そして、これらのフラップに加え、従来の排気ノ
ズルは、参照符号２４及び２６により示されているバラ
ンスフラップを必要とする。このような従来の排気ノズ
ルの一層詳細な説明には、従来例として上述されている
米国特許第３，７９２，８１５号明細書が参照される。
もしこのような従来の排気ノズルが図１及び図２に示さ
れているエンジンに用いられた場合には、上述した条件
に適合することができないものである。すなわち、この
例に示されるように、従来の排気ノズルは外側フラップ
１８と、末広フラップ２０と、先細フラップ２２とから
成る。そして、これらのフラップに加え、従来の排気ノ
ズルは、参照符号２４及び２６により示されているバラ
ンスフラップを必要とする。このような従来の排気ノズ
ルの一層詳細な説明には、従来例として上述されている
米国特許第３，７９２，８１５号明細書が参照される。
【００１７】しかして、図４及び図５は、ピストンとリ
ングとを結合した構造の圧力バランスピストン兼アクチ
ュエータ用同期リング（以下“ＰＢＳＲ”と略称する）
３０と、支点リンク３２と、先細フラップ３４と、末広
フラップ３６と、後述する複数の付属接続リンクとから
成る小型で軸対称の排気ノズルを示す部分断面図及び部
分斜視図である。また、空気力学的に滑らかな表面を提
供する外側フラップ３９が設けられている。そして、大
略三角形の形状とされている支点リンク３２はリンク３
８により液圧アクチュエータ４６に接続され、該リンク
３８は支点リンク３２及び接続リンク４２にそれぞれピ
ボット４０及び４４を介して枢動可能に接続されてい
る。本実施例においては、３つのアクチュエータ４６が
エンジンの中心軸線Ａのまわりに等しい間隔を置いて設
けられている。ＰＢＳＲ３０は、円環状の形状とされて
いるハウジング４８から成る。このハウジング４８は、
エンジンの中心軸線Ａに関して同軸に設けられていると
共に、室５２を画成するために静止環状構体５０を完全
に囲んでいる。室５２は、半径方向に延びる環状部材５
８により２つの分割室５４及び５６に分割されている。
ングとを結合した構造の圧力バランスピストン兼アクチ
ュエータ用同期リング（以下“ＰＢＳＲ”と略称する）
３０と、支点リンク３２と、先細フラップ３４と、末広
フラップ３６と、後述する複数の付属接続リンクとから
成る小型で軸対称の排気ノズルを示す部分断面図及び部
分斜視図である。また、空気力学的に滑らかな表面を提
供する外側フラップ３９が設けられている。そして、大
略三角形の形状とされている支点リンク３２はリンク３
８により液圧アクチュエータ４６に接続され、該リンク
３８は支点リンク３２及び接続リンク４２にそれぞれピ
ボット４０及び４４を介して枢動可能に接続されてい
る。本実施例においては、３つのアクチュエータ４６が
エンジンの中心軸線Ａのまわりに等しい間隔を置いて設
けられている。ＰＢＳＲ３０は、円環状の形状とされて
いるハウジング４８から成る。このハウジング４８は、
エンジンの中心軸線Ａに関して同軸に設けられていると
共に、室５２を画成するために静止環状構体５０を完全
に囲んでいる。室５２は、半径方向に延びる環状部材５
８により２つの分割室５４及び５６に分割されている。
【００１８】後述する説明から明らかになるように、ハ
ウジング４８は静止構体５０に関して軸方向に動いて、
室５６が作動室として働き、その結果室５６内に導入さ
れた流体は典型的なピストンの作用と非常に似ているよ
うにハウジング４８の内方表面６０に対して作用する。
この圧力は、圧力が室５６内に確立されるにつれてハウ
ジング４８を右側に向って付勢し、それから接続リンク
４２及びリンク３８を付勢して支点リンク３２をそのピ
ボット接続部６２のまわりに回転せしめ、これによりフ
ラップの荷重をバランスせしめる働きをなす。リンク６
４及び６６が、それぞれ、枢動接続部６８及び７０を介
して先細フラップ３４にまた枢動接続部７２及び滑動接
続部７４を介して末広フラップ３６に接続されている。
また、滑動接続部７４が軌道７６内を滑動する。この軌
道７６は、末広フラップ３６の後面に一体的に形成され
ている。明らかであるように、フラップ３４と３６とは
ヒンジ接続部８０により互いにヒンジ接続され、また先
細フラップ３４は枢動接続部８２及び固定支持アーム８
４を介して静止構体５０に接続されている。ＰＢＳＲ３
０は、先細フラップ及び末広フラップからリンケージ及
び支点を介して伝達される荷重に反作用し、これにより
生じた荷重をバランスせしめる。本質的に、これは上述
の米国特許第３，７９２，８１５号明細書に開示されて
いるバランスフラップと同じ働きをなし、その結果これ
らのバランスフラップが除去されて、先細／末広ノズル
の長さのかなりの減少が実現される。
ウジング４８は静止構体５０に関して軸方向に動いて、
室５６が作動室として働き、その結果室５６内に導入さ
れた流体は典型的なピストンの作用と非常に似ているよ
うにハウジング４８の内方表面６０に対して作用する。
この圧力は、圧力が室５６内に確立されるにつれてハウ
ジング４８を右側に向って付勢し、それから接続リンク
４２及びリンク３８を付勢して支点リンク３２をそのピ
ボット接続部６２のまわりに回転せしめ、これによりフ
ラップの荷重をバランスせしめる働きをなす。リンク６
４及び６６が、それぞれ、枢動接続部６８及び７０を介
して先細フラップ３４にまた枢動接続部７２及び滑動接
続部７４を介して末広フラップ３６に接続されている。
また、滑動接続部７４が軌道７６内を滑動する。この軌
道７６は、末広フラップ３６の後面に一体的に形成され
ている。明らかであるように、フラップ３４と３６とは
ヒンジ接続部８０により互いにヒンジ接続され、また先
細フラップ３４は枢動接続部８２及び固定支持アーム８
４を介して静止構体５０に接続されている。ＰＢＳＲ３
０は、先細フラップ及び末広フラップからリンケージ及
び支点を介して伝達される荷重に反作用し、これにより
生じた荷重をバランスせしめる。本質的に、これは上述
の米国特許第３，７９２，８１５号明細書に開示されて
いるバランスフラップと同じ働きをなし、その結果これ
らのバランスフラップが除去されて、先細／末広ノズル
の長さのかなりの減少が実現される。
【００１９】更に、各部品の構造的一体性を保証するた
めに、冷却ライナ８７をフラップ３４に設けることがで
きる。この冷却ライナ８７は、フラップ３４から半径方
向に間隔を置いて設けられ、ファン空気Ｂが先細フラッ
プ３４を冷却するように流れるための軸方向通路を画成
する。また、図５に示されるように、エンジンの作動媒
体が隣接するフラップ間のガス通路から逃げるのを防止
するために、通常のシールフラップ９２が設けられてい
る。
めに、冷却ライナ８７をフラップ３４に設けることがで
きる。この冷却ライナ８７は、フラップ３４から半径方
向に間隔を置いて設けられ、ファン空気Ｂが先細フラッ
プ３４を冷却するように流れるための軸方向通路を画成
する。また、図５に示されるように、エンジンの作動媒
体が隣接するフラップ間のガス通路から逃げるのを防止
するために、通常のシールフラップ９２が設けられてい
る。
【００２０】次に作用について説明する。各フラップを
図４に示される位置から広げ、（末広フラップ３６と先
細フラップ３４との連結部における）排気ノズルのスロ
ート部の寸法を減少させて、先細／末広形状を変えるた
めに、アクチュエータ４６が周知の方法で燃料（図示せ
ず）により駆動され、アクチュエータ用接続ロッド８６
が右側に向って動かされる。同時に、円周まわりに間隔
を置いて設けられている複数の穴９０（そのひとつが図
４に示されている）を通して導入された、矢印Ｂにより
示されているファン排出空気の圧力がＰＢＳＲ３０に作
用してアクチュエータ４６により生じた力に加えられ
る。この力は、上述したように、リンケージを介して支
点リンク３２に伝達される。それから、支点リンク３２
がフラップを所望する先細／末広形状の位置に位置せし
める。したがって、圧力バランスはファン空気加圧式ピ
ストンによって成し遂げられる。そして、この場合、ピ
ストンは実際には先細及び末広フラップのすべてに取付
けられている同期リングであるので、従来技術に開示さ
れているバランスフラップの必要は除去される。これ
は、明らかに、より短い先細／末広排気ノズルを提供せ
しめ、より少数の部品が必要とされるだけである。ま
た、末広フラップ用リンク６６は枢動支点リンク３２に
接続されているので、エンジン設計者は面積比表を選定
するのにたくさんの融通性を有するものである。
図４に示される位置から広げ、（末広フラップ３６と先
細フラップ３４との連結部における）排気ノズルのスロ
ート部の寸法を減少させて、先細／末広形状を変えるた
めに、アクチュエータ４６が周知の方法で燃料（図示せ
ず）により駆動され、アクチュエータ用接続ロッド８６
が右側に向って動かされる。同時に、円周まわりに間隔
を置いて設けられている複数の穴９０（そのひとつが図
４に示されている）を通して導入された、矢印Ｂにより
示されているファン排出空気の圧力がＰＢＳＲ３０に作
用してアクチュエータ４６により生じた力に加えられ
る。この力は、上述したように、リンケージを介して支
点リンク３２に伝達される。それから、支点リンク３２
がフラップを所望する先細／末広形状の位置に位置せし
める。したがって、圧力バランスはファン空気加圧式ピ
ストンによって成し遂げられる。そして、この場合、ピ
ストンは実際には先細及び末広フラップのすべてに取付
けられている同期リングであるので、従来技術に開示さ
れているバランスフラップの必要は除去される。これ
は、明らかに、より短い先細／末広排気ノズルを提供せ
しめ、より少数の部品が必要とされるだけである。ま
た、末広フラップ用リンク６６は枢動支点リンク３２に
接続されているので、エンジン設計者は面積比表を選定
するのにたくさんの融通性を有するものである。
【００２１】以上述べた構成によれば、従来公知の先細
／末広ノズルよりも先細ノズルの長さが実質的に１００
％減少されると算定される。また、この構成による運動
システムは従来公知のシステムよりも少ない部品を必要
とするだけであり、したがってアクチュエータの往復運
動行程を実質的に５０％減少せしめ、それ故ノズルの総
長さを減少せしめるものである。
／末広ノズルよりも先細ノズルの長さが実質的に１００
％減少されると算定される。また、この構成による運動
システムは従来公知のシステムよりも少ない部品を必要
とするだけであり、したがってアクチュエータの往復運
動行程を実質的に５０％減少せしめ、それ故ノズルの総
長さを減少せしめるものである。
【００２２】図６は、本発明の実施例を示す。この実施
例においては、アクチュエータ４６（すべての図に示さ
れている同様な部品には同一の参照符号が付けられてい
る）が同期リングであるＰＢＳＲ３０の外周面内に配列
されている。すなわち、ＰＢＳＲ３０は、図４に示され
たＰＢＳＲ３０とは異なる形状とされ、断面が大略Ｕ形
であるハウジング１０２を包含する。そして、このハウ
ジング１０２はそれぞれローラ１０５を支持する一対の
直径方向に間隔を置いたポケット１０４を担持してい
る。各ローラ１０５は、環状の静止構体１０７及び１０
９の表面上を転動する。これら静止構体１０７，１０９
の表面は、密封表面であり、適当な密封部材を必要とす
る。作動室１０８は、図４の作動室５６と同様であっ
て、円周まわりに間隔を置いて設けられている複数の穴
１１０（そのひとつが示されている）を通して、矢印Ｂ
により示される加圧ファン排出空気を受け入れる。支点
リンク３２、アクチュエータ４６、先細フラップ３４及
び末広フラップ３６を接続するリンケージの配置は、図
４に示されるリンケージの配置とは多少変更されてい
る。しかしながら、図６から明らかなように、この多少
変更したリンケージシステム及びピストンとリングとを
結合した構造の圧力バランスピストン／同期リングを具
備する先細／末広ノズルの作用は、図４に示されている
先細／末広ノズルの作用と実質的に同一である。また、
この実施例（図６）においては、本発明にしたがい、ア
クチュエータ４６を支持する取付ブラケット１１２が、
互いに整列した環状の静止構体１１７及び１０９に形成
したフランジ１１１及び１１３に取付けられると共に複
数のナット及びボルト１１４（そのひとつが示されてい
る）により固定されるように設計されている。この設計
は、強度を弱める切欠き部を除去すると共に組立てを容
易にして排気ノズルを以下に述べる利点１）〜５）を有
する完全環構体に維持せしめるものである。 １）完全環の形状は、圧力及び構造的曲りに耐えて、接
触による確実な密封表面を維持せしめる。 ２）アクチュエータが同期リングの外周面内に配列され
ることにより、支点から外れているアクチュエータ荷重
により生じるねじりモーメントが減少される。 ３）空気フレーム取付け囲いが、アクチュエータを半径
方向内側に再配置することにより、減少される。 ４）同期リングが静止構体により囲繞され、圧力による
たわみの発生があり得ることから、積極的な密封がなさ
れる。 ５）密封表面の配置転換により、同期リングを４つの側
部を有する完全環構体にし、これにより先細フラップ又
は駆動荷重の変化に対する抵抗を増強せしめることがで
きる。
例においては、アクチュエータ４６（すべての図に示さ
れている同様な部品には同一の参照符号が付けられてい
る）が同期リングであるＰＢＳＲ３０の外周面内に配列
されている。すなわち、ＰＢＳＲ３０は、図４に示され
たＰＢＳＲ３０とは異なる形状とされ、断面が大略Ｕ形
であるハウジング１０２を包含する。そして、このハウ
ジング１０２はそれぞれローラ１０５を支持する一対の
直径方向に間隔を置いたポケット１０４を担持してい
る。各ローラ１０５は、環状の静止構体１０７及び１０
９の表面上を転動する。これら静止構体１０７，１０９
の表面は、密封表面であり、適当な密封部材を必要とす
る。作動室１０８は、図４の作動室５６と同様であっ
て、円周まわりに間隔を置いて設けられている複数の穴
１１０（そのひとつが示されている）を通して、矢印Ｂ
により示される加圧ファン排出空気を受け入れる。支点
リンク３２、アクチュエータ４６、先細フラップ３４及
び末広フラップ３６を接続するリンケージの配置は、図
４に示されるリンケージの配置とは多少変更されてい
る。しかしながら、図６から明らかなように、この多少
変更したリンケージシステム及びピストンとリングとを
結合した構造の圧力バランスピストン／同期リングを具
備する先細／末広ノズルの作用は、図４に示されている
先細／末広ノズルの作用と実質的に同一である。また、
この実施例（図６）においては、本発明にしたがい、ア
クチュエータ４６を支持する取付ブラケット１１２が、
互いに整列した環状の静止構体１１７及び１０９に形成
したフランジ１１１及び１１３に取付けられると共に複
数のナット及びボルト１１４（そのひとつが示されてい
る）により固定されるように設計されている。この設計
は、強度を弱める切欠き部を除去すると共に組立てを容
易にして排気ノズルを以下に述べる利点１）〜５）を有
する完全環構体に維持せしめるものである。 １）完全環の形状は、圧力及び構造的曲りに耐えて、接
触による確実な密封表面を維持せしめる。 ２）アクチュエータが同期リングの外周面内に配列され
ることにより、支点から外れているアクチュエータ荷重
により生じるねじりモーメントが減少される。 ３）空気フレーム取付け囲いが、アクチュエータを半径
方向内側に再配置することにより、減少される。 ４）同期リングが静止構体により囲繞され、圧力による
たわみの発生があり得ることから、積極的な密封がなさ
れる。 ５）密封表面の配置転換により、同期リングを４つの側
部を有する完全環構体にし、これにより先細フラップ又
は駆動荷重の変化に対する抵抗を増強せしめることがで
きる。
【００２３】その上、図６に示される本発明の実施例に
おいては、ピボット支持体が静止構体１０９の下側にボ
ルトで固定されて向かい合っているフランジ１２９及び
１３１を具備する環状フレーム１２１を包含する。この
構成によれば、環状フレーム１２１から垂下するフラン
ジ１３３を半径方向外側に引込ませ、これによりピボッ
ト点１３９を上げ、フラップ３４のフラップ表面と冷却
ライナ８７の内方表面との間に形成した冷却通路の入口
から離して位置させることができ、その結果先細フラッ
プの冷却を増強することができる。
おいては、ピボット支持体が静止構体１０９の下側にボ
ルトで固定されて向かい合っているフランジ１２９及び
１３１を具備する環状フレーム１２１を包含する。この
構成によれば、環状フレーム１２１から垂下するフラン
ジ１３３を半径方向外側に引込ませ、これによりピボッ
ト点１３９を上げ、フラップ３４のフラップ表面と冷却
ライナ８７の内方表面との間に形成した冷却通路の入口
から離して位置させることができ、その結果先細フラッ
プの冷却を増強することができる。
【００２４】以上本発明をその実施例に関して図示し詳
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。
【図１】排気ノズルに接続されている関節ダクトを具備
する航空機に搭載されているタービン動力装置を幽霊画
法で略図的に示す斜視図である。
する航空機に搭載されているタービン動力装置を幽霊画
法で略図的に示す斜視図である。
【図２】ＳＴＯＶＬ作動のために図１の状態から折り曲
げられている関節ダクトを幽霊画法で示す部分図であ
る。
げられている関節ダクトを幽霊画法で示す部分図であ
る。
【図３】従来の排気ノズルを略図的に示す図である。
【図４】軸対称型の先細／末広ノズルを示す部分側面断
面図である。
面図である。
【図５】図４の排気ノズルを示す部分斜視図である。
【図６】本発明を詳細に示す実施例の部分側面断面図で
ある。
ある。
１０ エンジン １２ 航空機 １４ 排気ノズル １５ ベアリングダクト １６ 車輪 ３０ 圧力バランスピストン兼同期リング ３２ 支点リンク ３４ 先細フラップ ３６ 末広フラップ ３８ リンク ３９ 外側フラップ ４０ ピボット ４２ 接続リンク ４４ ピボット ４６ アクチュエータ ４８ ハウジング ５０ 静止構体 ５２ 室 ５４ 分割室 ５６ 分割室（作動室） ５８ 環状部材 ６０ 内方表面 ６２ 枢動接続部 ６４，６６ リンク ６８，７０，７２ 枢動接続部 ７４ 滑動接続部 ７６ 軌道 ８０ ヒンジ接続部 ８２ 枢動接続部 ８４ 支持アーム ８６ 接続ロッド ８７ 冷却ライナ ９０ 穴 ９２ シールフラップ １０２ ハウジング １０４ ポケット １０５ ローラ １０７ 静止構体 １０８ 作動室 １０９ 静止構体 １１０ 穴 １１１ フランジ １１２ 取付けブラケット １１３ フランジ １１４ ナット及びボルト １１７ 静止構体 １２１ 環状フレーム １２９，１３１，１３３ フランジ １３９ ピボット点 Ａ 中心軸線
Claims (7)
- 【請求項１】航空機に動力を供給するガスタービンエン
ジン動力装置用の先細／末広排気ノズルにおいて、先細
フラップと、末広フラップと、これらの先細フラップ及
び末広フラップの荷重をバランスする圧力バランス同期
リング装置と、排気ノズルを駆動してその先細／末広形
状を変化させる駆動装置と、同心的に配置された一対の
間隔を置いた環状静止構体とを包含し、更に前記駆動装
置が前記同期リング装置に接続された液圧アクチュエー
タを包含すると共に前記同期リング装置の外周面内に配
列され、かつ前記同期リング装置が前記一対の間隔を置
いた環状静止構体間に配置されて先細／末広排気ノズル
が完全環構体とされていることを特徴とする先細／末広
排気ノズル。 - 【請求項２】請求項１記載の航空機に動力を供給するガ
スタービンエンジン動力装置用の先細／末広排気ノズル
において、前記静止構体から延びるフランジと、前記ア
クチュエータに取付けられたブラケットと、このブラケ
ットを前記フランジに取付けるボルト及びナット装置と
を包含し、このボルト及びナット装置には接近可能でそ
の取付け及び取外しが容易であることを特徴とする先細
／末広排気ノズル。 - 【請求項３】請求項２記載の航空機に動力を供給するガ
スタービンエンジン動力装置用の先細／末広排気ノズル
において、支点リンクと、この支点リンクに前記アクチ
ュエータ、前記同期リング装置、前記先細フラップ及び
前記末広フラップを相互接続するリンケージとを包含
し、更に前記同期リング装置が、軸線に関して同軸で同
心的に延びる延長部分を有するハウジングと、前記延長
部分に取付けられて前記静止構体上に乗っているローラ
とを包含することを特徴とする先細／末広排気ノズル。 - 【請求項４】短距離離陸・垂直着陸機に動力を供給す
る、中心軸線を有するガスタービンエンジン動力装置用
の軸対称型先細／末広排気ノズルにおいて、先細フラッ
プと、末広フラップと、前記中心軸線に関して同軸に設
けられて前記先細フラップ及び前記末広フラップを位置
決めする同期リングと、この同期リングを駆動して排気
ノズルの形状を変化させる液圧アクチュエータと、同心
的に配置された一対の間隔を置いた環状静止構体とを包
含し、更に前記同期リングが前記先細フラップ及び前記
末広フラップにより生じる荷重をバランスするピストン
装置を形成し、かつ前記同期リングが前記一対の間隔を
置いた環状静止構体間に配置されて先細／末広排気ノズ
ルが完全環構体とされていることを特徴とする軸対称型
先細／末広排気ノズル。 - 【請求項５】請求項４記載の短距離離陸・垂直着陸機に
動力を供給する、中心軸線を有するガスタービンエンジ
ン動力装置用の軸対称型先細／末広排気ノズルにおい
て、前記静止構体が、作動表面と、前記同期リングに取
付けられて前記作動表面上を転動するローラ装置とを包
含し、これにより前記同期リングが前記アクチュエータ
により駆動されたときに軸方向に動くことを特徴とする
軸対称型先細／末広排気ノズル。 - 【請求項６】請求項５記載の短距離離陸・垂直着陸機に
動力を供給する、中心軸線を有するガスタービンエンジ
ン動力装置用の軸対称型先細／末広排気ノズルにおい
て、前記同期リングが、前記中央軸線に関して同心的に
配置された一対の間隔を置いた軸方向に延びる環状の延
長部分を有するハウジングと、前記一対の間隔を置いた
環状の延長部分の各々に形成されて前記ローラ装置を回
転可能に支持するポケットを形成する装置とを包含する
ことを特徴とする軸対称型先細／末広排気ノズル。 - 【請求項７】請求項６記載の短距離離陸・垂直着陸機に
動力を供給する、中央軸線を有するガスタービンエンジ
ン動力装置用の軸対称型先細／末広排気ノズルにおい
て、前記アクチュエータに取付けられた枢動運動用支点
リンクと、この支点リンクに前記末広フラップ及び前記
先細フラップをそれぞれ取付けるリンク手段であって、
ピボット接続部を有し、このピボット接続部が前記静止
構体と前記リンク手段のリンク及び前記支点リンクの一
方とに取付けられているリンク手段と、前記ピボット接
続部を支持する支持体であって、ブラケットを有し、こ
のブラケットが前記一対の静止構体の一方に形成されて
いるフランジと組合う端フランジを備えている支持体
と、前記先細フラップに関して同心的に配置されている
と共に前記先細フラップから間隔を置いて冷却通路を形
成する冷却ライナとを包含し、これにより前記ピボット
接続部が前記冷却通路の入口から間隔を置いていること
を特徴とする軸対称型先細／末広排気ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/721,888 US5794850A (en) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Enclosed pressure balanced sync ring nozzle |
| US08/721,888 | 1996-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103154A true JPH10103154A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3968672B2 JP3968672B2 (ja) | 2007-08-29 |
Family
ID=24899728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27668197A Expired - Fee Related JP3968672B2 (ja) | 1996-09-27 | 1997-09-25 | 航空機に動力を供給するガスタービンエンジン動力装置用の先細／末広排気ノズル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5794850A (ja) |
| EP (1) | EP0833047B1 (ja) |
| JP (1) | JP3968672B2 (ja) |
| KR (1) | KR100452668B1 (ja) |
| DE (1) | DE69723381T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008082327A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | United Technol Corp <Utc> | ガスタービンエンジン用ノズルおよびガスタービンエンジンの運転方法 |
| JP2013238235A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Boeing Co:The | 可変面積ファンノズルの環状に連結されたペタルの作動 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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