JPS59134357A - 可変面積軸対称排気ノズル - Google Patents

可変面積軸対称排気ノズル

Info

Publication number
JPS59134357A
JPS59134357A JP58252481A JP25248183A JPS59134357A JP S59134357 A JPS59134357 A JP S59134357A JP 58252481 A JP58252481 A JP 58252481A JP 25248183 A JP25248183 A JP 25248183A JP S59134357 A JPS59134357 A JP S59134357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flap
wall
nozzle
cooling
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58252481A
Other languages
English (en)
Inventor
ロバ−ト・ア−ウイン・ウオ−バ−トン
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.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of JPS59134357A publication Critical patent/JPS59134357A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • F02K1/78Other construction of jet pipes
    • F02K1/80Couplings or connections
    • F02K1/805Sealing devices therefor, e.g. for movable parts of jet pipes or nozzle flaps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • 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
    • F02K1/06Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/12Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • F02K1/1223Varying 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
    • 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
    • F02K1/78Other construction of jet pipes
    • F02K1/82Jet pipe walls, e.g. liners
    • F02K1/822Heat insulating structures or liners, cooling arrangements, e.g. post combustion liners; Infrared radiation suppressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/30Arrangement of components
    • F05D2250/31Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/30Arrangement of components
    • F05D2250/33Arrangement of components symmetrical
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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】 本発明は、ガスタービンエンジン等のための可変面積排
気ノズルに係り、更に詳細には排気ノズルのフラップを
冷却する装置に係る。
ガスタービンエンジン用の排気ノズルフラップは一般に
米国特許第4.081,137号に開示されている如く
、膜冷却及び対流冷却の組合せにより冷却される。前述
の米国特許の第5図には先tfJ/末広排気ノズルが図
示されており、該排気ノズルは二重壁のルーバ構造を有
するフラップを含んでいる。冷却空気が先細フラップの
上流側端部へ導入され、該冷却空気は高温のガス流路側
の壁と背壁との間を下流側へ流動し、これにより高温の
壁を冷却する。幾分か温暖になった冷却空気は先細フラ
ップの長さ方向に沿う種々の位置にて高温の壁に設けら
れた溝を経てガス流路内へ流入し、先細フラップの下流
側部分を膜冷却する。先細フラップよりの膜冷却空気は
末広ノズルののど部内へ流入し、これにより末広ノズル
フラップを膜冷却する。前述の米国特許の第14図に示
されている如く、末広ノズルフラップの通路内を流れる
冷却空気の一部はシールフラップを冷却すべく適当なダ
クトにより隣接するシールフラップ内に設けられた冷却
流体チャンネル内へ導かれる。
前述の米国特許に開示された冷却概念の一つの欠点は、
冷却空気はそれが末広フラップの上流側端部へ流入する
際に最も温度が低く、それが下流側方向へ移動づ゛るに
つれて高温になるということである。それにも拘らず先
細フラップの下流側端部は冷却効率が低いので最も高い
温度にある。従って特にアフタバーニング中には大きい
温度勾配が末広ノズルフラップの上流側端部より下流側
端部まで存在し、このことによりノズルの寿命を低減す
る応力が発生される。
米国特許第4.203,286号は他の一つの排気ノズ
ル冷Ml構造を開示している。この米国特許の第3図に
於て、中空の先細フラップはその長さ方向に沿って延在
する冷却流体チャンネルを含んでいる。冷却流体は先細
フラップの上流側端部に設けられた入口を経て矢ヤンネ
ル内へ流入し、高温の内壁の下流側端部に設けられた出
口を経てチャンネルよりガス流路内へ流出する。出口よ
り流出する冷却流体は末広ノズルフラップを膜冷却すべ
く末広ノズルののど部へ導かれる。隣接する光測ノズル
フラップの間に配置されたシールフラップがノズルの位
置に応じて先細フラップに設けられた冷却流体出口を覆
うようになっている。出口は末広ノズルへ最大量の冷却
流休を供給すべくノズルがその最大開き位置にある場合
には覆われた状態が解除される。先細ノズルがその閉位
置に移動すると、シールフラップは冷却流体出口の大部
分を覆い、これにより末広ノズルへ至る冷却流体の流量
を低減する。
米国特許第4.o98,076号は単一のフラップを有
する二次元排気ノズルを開示しており、この排気ノズル
に於てはその上流側より供給される冷却空気(ラム空気
又はファン空気ンが中空のフラップ内に設けられたコン
パートメントの上流側端部内へ導かれるようになってい
る。冷却空気は種々の圧力低減弁を通過し、ノズルフラ
ップ内に設けられた種々のコンパートメント内へ圧力平
衡の目的で種々の圧力にて導かれる。少なくとも一つ°
のコンパートメント内の圧力を低減された冷却空気はガ
ス流路を郭定する部材の二重壁の間を上流側へ導かれ、
前述の米国特許の第3図に示されている如く、フラップ
を膜冷却すべく溝を経てガス流路内へ排出される。
ノズルフラップ及びシールを冷却する現状の技術が米国
特許第4,171,093号に開示されている。
本発明の一つの目的は、改良されたフラップ冷却装置を
有する軸対称末広排気ノズルを提供することである。
本発明の伯の一部の目的は、温度が最も高温であるシー
ルフラップの下流側端部に於ける冷却が最大であるよう
構゛成され配列された軸対称末広排気ノズルを提供する
ことである。
本発明の更に他の一つの目的は、エンジンに対する性能
悪化が最小限である要領にて末広排気ノズルのフラップ
を冷却する装置を有する排気ノズルを提供づることであ
る。
本発明による可変面積軸対称排気ノズルに於ては、本発
明に従って構成されたノズルフラップはそれぞれ実質的
にフラップの全長に亙り両者の間に冷却流体ヂトンネル
を郭定する高温ガス流路壁(内壁ンと外壁とを含んでお
り、高温の内壁は〕ズルののど部又はそのすぐ下流側に
於てチャンネルに開口する第一の孔を有しており、外壁
はフラップの下流側端部(出口端)近傍に於て冷却流体
チャンネルと連通ずる少なくとも一つの第二の孔を有し
ており、外壁に設けられた第二の孔は高温の内壁に設け
られた第一の孔に於けるガス流圧よりも高い圧力状態に
あるフラップより外側の冷却流体とも連通しており、こ
れにより冷却流体はフラップの下流側端部よりチャンネ
ルを経てフラップの上流側端部まで流れ、これにより高
温の内壁をその実質的に全長に亙り対流冷却し、のど部
近傍に於て内壁に設けられた孔を経て流出してフラップ
を膜冷却する。
本発明は、ノズルの圧力比が低い運転状態にある場合に
(及び大抵の池の運転モードにある場合に)ノズルのの
ど部及びそのすぐ下流側に於ける圧力が大気圧よりも低
いことを利用するものである。かくしてフラップの背面
は大気に曝されるだけでよく、これにより外部の冷却流
体は外壁に設けられた孔内l\流入し、フラップ内に郭
定されたチャンネルを上流側へ移動し、これによりフラ
ップの高温の内壁を対流冷却する。冷却空気はのど部近
傍に於て各フラップに設けられた孔を経てチャンネルよ
りガス流中へ流出し、各フラップに沿って下流側方向へ
移動し、これにより各フラップを膜冷却する。かくして
フラップの対流冷却は従来には加熱されずエンジンのガ
ス流路より吸引されなかった冷却流体を用いて行われる
。尚本明細書に於ける「大気」は海面レベル又は場合に
よっては成る高度に於てエンジンを囲繞する空気の圧力
及び温度と同様又は同一の圧力及び温度条件に於ける空
気を意味する。換言すれば、1大気」はエンジンへ流入
覆る空気の圧力及び温度と実質的に同一の圧力及び温度
条件にある空気を意味する。
冷却効果を最大限に向上させるためには、外壁に設りら
れる孔は高揚の前壁を衝突冷却すべく該前壁の後方側に
対し鋭角にて(好ましくは垂直に)冷却空気のコラムを
導くような位置及び大きさにて設けられる。衝突冷却は
最も有効な冷却方法である。冷却流体が高温の内壁の背
後に設けられたチャンネルを流れる場合等に発生する対
流冷却は衝突冷却よりも効果が小さく、膜冷却は対流冷
却及び衝突冷却の何れよりも効果が小さい。
エンジンによっては、高ノズル圧力比に関連ける成る運
転条件下に於ては、フラップに近接したのど部に於ける
ガス流の圧力は大気圧よりも高い。
かかる状況に於ては、上流側の先細ノズルフラップを冷
f!Iするために使用された空気の如く末広ノズルの上
流側より該末広ノズル内へ流入する冷却流体の一部はの
ど部近傍に於てフラップの内壁に設けられた孔内へ吸引
され、各フラップのチャンネルを経て下流側へ流れてフ
ラップを対流冷却し、外壁に設けられた孔を経て流出す
る。チャンネル内へ吸引されない冷却流体はそのまま下
流側方向へ流れてフラップを膜冷却する。その結果前述
の如く対流冷却は膜冷却よりも効果的であるので、10
0%・膜冷却の場合に比してフラップの冷却効率が改善
される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
添付の第1図に本発明を組込まれたエンジン2が図示さ
れており、該エンジンは圧縮機セクション4とバーナセ
クション6とタービンセクション8と排気ダクト/排気
ノズルセクション10とを有している。図には示されて
いないが排気ダクト内にはアフタバーニング用のスプレ
ーリング及び火炎維持装置が設けられている。
第2A図に示された例示的実施例に於ては、排気ノズル
、その駆動系及び支持構造体が断面にて図示されている
。排気ノズルは符号11にて全体的に示された可変面積
軸対称光m/末広排気ノズルであり、その最大開き位置
、即ちアフタバーニング位置にて図示されている。υ)
気ノズルの完全に閉じられた位置b(第2A図に於て仮
想線にて示されている。支持構造体については、エンジ
ンのインナケース14が円錐形の接続部材16によりア
ウタハウジング構造体12に固定されている。
接続部材16はボルト18によりアウタハウジング構造
体12に取付けられており、ボルト20によりインナケ
ーシングに接続される位置まで半径方向内方及び前方へ
延在して円錐形の一部を形成している。
先細/末広排気ノズル11の先細ノズル部分は符号24
にて全体的に示されており、軸線方向に延在しエンジン
軸線28の周りに周縁方向に配置された複数個のメイン
先細フラップ26(第2B図に於ては先細シールフラッ
プ100に置換えられている)よりなっている。これら
のメイン先細フラップ26はそれぞれブラケット部材3
2上に枢着されており、ブラケット部材32つよl\ウ
ジング構造体12の後端より半径方向内方へ延在してい
る。駆動アーム34が各メイン先細フラップ26より半
径方向外方へ延在しており、駆動アーム34を駆動する
ことによりメイン先細フラップ26をその枢着部の周り
に駆動し得るようになっている。各メイン先細フラップ
26はその平衡点にて枢着されている。一つのノズル構
造に於ては、添付の図面に示されている如く、上述の平
衡点(ま各メイン先細フラップの前縁27よりその全長
の約三分の−の距離の点であった。
全てのメイン先細フラップ26が一体的に駆動されるよ
う、各駆動アーム34の自由端は接続リンク38により
m体リング36に接続されている。
ハウジング構造体12とインナケース14との間には円
錐形の接続部材16の前方にて複数個のアクチュエータ
40が装置されている。各アクチュエータ40の駆動ロ
ッド42はm体リング36に取付(プられている。一体
リング36はアウタハウジング構造体12の内側にてそ
の周りに隔置されたトラック部材44内にて必用されて
おり且該トラック部材上を摺動するようになっている。
各駆動ロッド42は接続部材16に設けられた孔46を
貫通して延在している。
複数個のバランスフラップ48がメイン先細フラップ2
6より前方へ延在している。各バランスフラップ48は
その後端にてメイン先細フラップ26の前縁27に枢着
されており、その前端はトラック装置52内にて軸線方
向運動をし得るよう装着された円筒形装置50を有して
いる。各トラック装置52はインナケース14の後方へ
の延在部と接続部材16に設けられた後方へ延在するフ
ランジ53との間に形成されている。
符号54にて全体的に示された末広ノズル部分は、軸線
方向に延在しエンジン軸線28の周りに周縁方向に隔置
された複数個のメイン末広フラップ60(第2B図に於
ては末広シールフラップ98に置換えられている)を含
んでいる。排気ノズルののど部はメイン末広フラップ6
0の前端の仮想平面90内に位置している。排気ノズル
の出口はメイン末広フラップ60の後端の仮想平面92
内に位置している。
メイン先細フラップ26の数とメイン末広フラップ60
の数とは同数である。各メイン末広フラップ60はその
前端にて枢軸56によりメイン先細フラップ26の後端
に枢着されており、その後端に於て枢軸58により外部
フラップ62の後端に枢着されている。各外部フラップ
62はその前端に於て枢軸59によりブラケット部材3
2のすぐ後方にてハウジング構造体12の後端に枢着さ
れている。メイン先細フラップ26、メイン末広フラッ
プ60.外部フラップ62、及びノ\ウジング構造体1
2は加圧されない大気コン1<−1−メントロ5を郭定
している。
各メイン先細フラップ26は外壁64に取付けられたラ
イナ63を含んでいる。ライナ63及び外壁64は図に
は示されていない適当な支持構造体より互に隔置されて
おり、それらの間に軸線方向に延在するチャンネル66
を郭定している。チャンネル内ン ている。インナケース14の半径方向内方の周りには一
インナライナ72が配置されており且インナケース14
より固定的に隔置されている。周縁方向に隔置された可
撓性フィンガ74がインナライナ72の端部より後方へ
延在しており、メイン先細フラップのライナ63の内面
に接触してし)る。
冷KI m体はインナライナ72とインナケース14と
の間より入口端68を経てチャンネル66内へ流入し、
該チャンネル内を下流側へ流れ、これによりライナ63
を対流冷却するようになっている。
冷却流体は出口端70を経てチャンネル66より流出し
、矢印78にて示されている如く湾曲されたライナ端部
76によりメイン末広フラップ60の高温の内面80上
に冷却空気の膜として導かれる。冷却空気による膜冷却
又は対流冷却を行うべく冷却空気をライナ63と熱交換
関係にもたら重信の手段及び冷却空気をノズルののど部
へ導く他の手段は当技術分野に於てよく知られており、
それらが図示の構造の代りに採用されてもよい。例えば
この点に関し前述の米国特許第4,081゜137号を
参照されたい。
図示の実施例に於ては、メイン末広フラップ60は互に
隔置された内壁82及び外壁84を含んでいる。メイン
末広フラップ60は内壁と外壁との間に配置されたハニ
カム構造体85にて強化されている。内壁82と外壁8
3との間には冷却空気は流れない。かくしてメイン末広
フラップ60は膜冷却によってのみ冷却される。
第2B図は第2A図と同様の断面であって排気ノズル1
1の先細シールフラップ100及び末広シールフラップ
98を通る断面を示している。先細ノズルについて見る
と、シールフラップは符号100にて全体的に示されて
いる。説明の目的で、また先細フラップの正確な構造は
本発明にとって重要ではないので、先m、−/−ルフラ
ップ100はメイン先細フラップ26と同様の構造にて
図示されている。各先細シールフラップ100は外壁1
04より隔置されたライナ1 ’02を含んでおり、そ
れらの間には軸線方向に延在する冷却流体チャンネル1
06が郭定されている。各先細シールフラップ10°0
の後端は枢軸108により対応する末広シールフラップ
98の前端に枢着されており、各先細シールフラップ1
00の前端は枢軸110によりバランスフラップ48の
後端に枢着されている。先細シールフラップ100はメ
イン先細フラップ26の如く直接には駆動されない。先
細シールフラップ100の軸線方向に延在する側縁は、
メイン先細フラップ26が駆動されると隣接するメイン
先細フラップに対し相対的に摺動し且隣接するメイン先
細フラップにより支持され、これによりそれらの空間が
シールされる。メイン先細フラップ及びシールフラップ
は前述の米国特許第3゜972.475号に開示されて
いる如(構成され配列されてよい。或いはメイン先細フ
ラップ及びシールフラップは本願出願人と同一の特許権
者の所有に係る米国ゞ特許第3.979.06’5号に
従って構成されてもよい。メイン先細フラップ及び先細
シールフラップの運動を同期さぼることは、本願出願人
と同一の特許権者の所有に係る米国特許第3..730
.436号に開示された装置によって達成されてよい。
図示の好ましい実施例に於ては、本発明の冷却概念は末
広シールフラップ98に対し適用されている。尤も末広
シールフラップ98にオーバーラツプするメイン末広フ
ラップ60も本発明の特徴が組込まれるよう構成されて
もよい。かくして本発明の特徴は末広排気ノズルのシー
ルフラップ及びメインフラップの何れか又は両方に適用
されてよい。メイン末広フラップとシールフラップとの
オーバーラツプ関係は第3図及び後に説明する第6図及
び第7図によく示されている。
第4図乃至第7図及び第2B図に於て、各シールフラッ
プ98は高温の内壁(前壁)112及び外壁く後壁)1
14を含んでいる。内壁112及び外v114のそれぞ
れ軸線方向に延在する側縁116及び118〈第6A図
及び第7図参照)及び端縁113及び115(第5図参
照)は溶接等の如き適当な手段により互に連結されてい
る。内壁112及び外壁114はシールフラップ98の
中央帯120に沿ってシールフラップの実質的に全長に
亙り互に隔置されており、これによりシールフラップの
長さ方向を横切る横断面が実質的に長方形であるチャン
ネル122を郭定している。
内壁112は平滑なガス流路の壁部を構成するようその
全長に亙り実質的に平担であるが、外壁114はチャン
両側部220両側部に沿って波板状に構成されており、
これによりチャンネル122と連通しnチャンネルの全
長に亙りチャンネルの両側部にてチャンネルの長さ方向
を横切って延在する複数個の通路124を構成している
。通路124はチャンネル122と連通しており、実質
的にシールフラップの側縁116まで延在している。
外壁114の波形は横方向の通路124を形成すること
に加えて、シールフラップ98に構造的強麿を付与して
いる。
本発明によれば、シールフラップ98のガス流路を郭定
する高温の内壁112は′f−ヤンネル122の前端に
開口するスロット126を有している。
スロット12Gはシールフラップのほぼ全幅を横切って
横方向に延在しており、排気ノズルののど部の仮想平面
90の軸線方向すぐ下流側に配置されている。外壁11
4は通路124の最も下流側の位置にて開口する複数個
の第一の孔128と、該第−の孔のすぐ上流側にて他の
幾つかの通路124と連通ずる第一の孔よりも小さい複
数個の第二の孔130を有している。孔128.130
及びチャンネル122は、月1気ノズル11がその最大
開き位置く第6A図参照)にあるときは、大気コンパー
トメント65と連通する。第6B図に示されている如く
、孔128及び130は排気ノズル11がその閉じられ
た位置にあるとぎには、隣接するメイン末広フラップ6
0により閉塞される。
外壁114に設けられた全ての孔又は何れかの孔が排気
ノズル11が何れかの位置にあるときに閉塞されること
は本発明にとって必須ではない。しかしノズルがその閉
じられた位置に位置決めされる低出力ノズル位置に於て
は冷却条件は小さいが、かかる場合にもフラップに冷却
空気を流すことによりエンジン性能が僅かに改善される
大抵のエンジン運転状態に於て、のど部又はのど部のす
ぐ下流側のノズル壁に於けるガス圧は、メイン末広フラ
ップ60及び先細シールフラップ98の背後に位置する
コンパートメント65内に於ける大気の圧ノコの如き大
気圧よりもかなり低い。
従って孔128及び130が閉塞されていない場合には
、周囲の空気は孔128及び130を経て流入し、通路
124を経てチャンネル122へ供給され、チャンネル
122内を上流側方向へ移動し、内壁112に段拳ノら
れたスロット126を経てガス流路内へ流出する。第8
図の実施例に示されている如く、シールフラップ98は
必ずしもそうである必要はないが、冷却流体の流れを直
接スロット126より内壁112の内向き面202上へ
下流側方向へ導くことを補助すべくルーバ200を含ん
でいてよい。またフラップの長さ方向を横切って延在す
る断面長方形のスロット126が好ましいが、−列の孔
の如き他の複数個の孔が使用されてもよい。
ガス流内に於ける最低の圧力はノズルののど部に存在す
るので、またガス流の圧力はのど部より下流側方向へ向
かうにつれて増大するので、スロット126をのど部又
は物理的に可能な限りのど部にできるだけ近い位置(但
しその下流側)に配置し、これによりチャンネル122
を通る冷却流体の流量を最大にすることが好ましい。
孔128及び130は、第2B図に於て矢印132によ
り示されている如く、冷却空気の高速流を内壁112の
内面に対し鋭角にて導きこれにより内壁112を衝突冷
却し得るような位置及び形状にて設けられることが好ま
しい、、最大の冷却はこの領域に於て生じ、このことは
ガスの温度が末広ノズルの下流側端部、即ち出口端部又
はその近傍に於て最高になるので望ましい。
冷却空気はシールフラップ98の下流側部分を衝突冷却
した後、チャンネル122内を移動し、内!1!112
をその全長に亙り対流冷却す゛る。冷却空気はスロット
126を経てガス流路内へ流出した後には、先細シール
フラップ100内よりノズルののど部へ排出された冷却
空気によって行われる膜冷却に加えてシールフラップを
膜冷却する。
かくしてノズルのガス流路内へ排出される比較的低温の
空気は、冷却の他にのど部よりすぐ下流側の低圧領域に
高圧の大気にてエネルギを付与するという効果を与える
本発明の伯の一つの特徴は、フラップの長さ方向に沿う
冷却量が、外壁114に設けられる孔の位置及び大きさ
によってフラップの下流側端部より上流側端部まで一様
に調整されるということである。このことはフラップの
軸線方向に沿う温度勾配を低減することに関し特に有用
である。図示の実施例に於ては、フラップの軸線方向の
温度勾配及び最高温度はその下流側端部に最も近接した
11.130を大きくし、下流側端部より上流側方向へ
成る距離の位置に設けられた孔128の大きさを小さく
し、シールフラップの外壁114の前半分に孔を設けな
いことによって低減された。
幅が約4.5incl+(11,4CIIl)であり長
さが20、5inch(52Cnl)であり第4図乃至
第7図に示されたシールフラップと同様に構成された末
広シールフラップを有する先細/末広ノズルの一つの試
験に於ては、ノズルののど部より下流側方向約17.5
inch(44,5c+n)の位置に於(プるシールフ
ラップのアフタバーニング中に於ける最高温度は163
5下(887℃)であった。これに対しスロット126
又は孔128及び130を有しない(即ち先細フラップ
の冷却空気を用いて膜冷却のみが行われる)同様に構成
されたシールフラップの試験に於りるシールフラップの
最高温度は約2019下(1100℃)であった。また
シールフラップの軸線方向の最大温反勾配は約60下/
1nch(4,6℃/cm)より約30下/1nch(
2,3℃/cm)に低減された。またこの試験により、
シールフラップ内へ流入する冷却空気の最大型は全エン
ジン空気流の1%の約四分の−でしかないことが解った
本発明の更に他の一つの特徴は、スロット126に於り
るガス流路内のガス圧が大気圧よりも高い場合にも、末
広シールフラップの改善された冷IIが行われるという
ことである。上述の場合には、先細ノズルフラップより
ノズルののど部へ流入する冷却空気のごく一部がスロッ
ト126よりチャンネル122内へ吸引され、チャンネ
ル122内を下流側方向へ移動する際にシールフラップ
を対流冷却する。かかる状況はノズルの圧力比が比較的
高い場合に発生づる。かかる条件下に於ける一つの試験
に於ては、のど部の上流側よりのど部へ流入づる膜冷却
空気流の約3%がスロット126内へ偏向される(膜冷
却空気流の3%は全エンジン空気流の1%の約四分の−
に等しい)ことが解った。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の修正並びに省略が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を組込まれたガスタービンエンジンを示
す軽口的側面図である。 第2A図は第1図に示されたガスタービンエンジンの排
気ノズル及び後方部分のメインフラップを縦断する部分
断面図である。 第2B図は第1図に示されたガスタービンエンジンの排
気ノズル及び後方部分のシールフラップを縦断する部分
断面図である。 第3図は第2B図の線3−3に沿って見た場合の拡大部
分図である。 第4図は第2B図の矢印Aに沿って見た場合の軽口であ
り、排気ノズルの末広ノズル部分のシールフラップの側
部を明瞭化の目的で隣接するフラップを省略して示して
いる。 第5図は第4図の線5−5に沿う断面図である。 第6A図及び第6B図は第5図の線6−6に沿うシール
フラッ、ブの断面図であり、それぞれ完全に聞かれたノ
ズル位置及び完全に閉じられたノズル位置に於けるシー
ルフラップの両側に配置されたメインフラップを仮想線
にて示している。 第7図は第5図の線7−7に沿うシールフラップの断面
図である。 第8図は本発明による排気ノズルの他の一つの実施例の
要部を示す部分断面図である。 2・−・エンジン、4・・・圧縮機セクション、6・・
・バーナセクション、8・・・タービンセクション、1
0・・・排気ダグ1〜/排気ノズルセクション、11・
・・先細/末広排気ノズル、12・・・ハウジング構造
体。 14・・・インナケース、16・・・接続部材、18.
20・・・ボルト、271・・・先細ノズル部分、26
・・・メイン先細フラップ、27・・・前縁、28・・
・エンジン軸線、32・・・ブラケット部材、34・・
・駆動アーム。 36・・・一体リング、38・・・接続リンク、40・
・・アクチュエータ、42・・・駆動ロッド、44・・
・トラック部材、36・・・孔、48・・・バランスフ
ラップ、5O・・・円筒形装置、52・・・トラック装
置、53・・・フランジ、54・・・末広ノズル部分、
56.58.59・・・枢軸、60・・・メイン末広フ
ラップ、62・・・外部フラップ、63・・・ライナ、
64・・・外壁、65・・・人気コンパートメント、6
6・・・チャンネル、6E3・・・入口端、70・・・
出口端、72・・・インナライナ。 74・・・可撓性フィンガ、76・・・ライナ端部、8
0・・・内面、82・・・内壁、84・・・外壁、85
・・・ハニカム構造体、98・・・末広シールフラップ
、100・・・先細シールフラップ、102・・・ライ
ナ、104・・・外壁、106・・・チャンネル、10
8・・・枢軸、112・・・内壁、113・・・端縁、
114・・・外壁、115・・・端縁、116.118
・・・側縁、120・・・中央帯。 122・・・チャンネル、124・・・通路、126・
・・スロット、128.130・・・孔、200・・・
ルーバ。 202・・・内向き面 特許出願人  ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代  理  人   弁  理  士   明  石 
 昌  毅(方 式)く自 発) 手続補正書 昭和59年、2月−9日 特許庁長官 若 杉 和 夫  殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第252481号2
、発明の名称 可変面積軸対称排気ノズル 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・プラグ 1 名 称  ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ション4、代理人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 軸線とのど部と出口とを有し前記軸線の周りに周縁方向
    に配置され末広ノズルを郭定する可動の複数個の第一の
    フラップを含む可変面積軸対称排気ノズルにして、各フ
    ラップは実質的に前記のと部に位置する下流側端部と実
    質的に前記出口に位置する下流側端部とを有し、前記フ
    ラップの少なくとも一つおきのフラップは冷却されるフ
    ラップであり、前記冷却されるフラップはそれぞれ前記
    排気ノズルを通るガス流路の一部を郭定する内壁と該内
    壁より半径方向外方に配置された外壁とを含み、前記外
    壁は前端部及び後端部を有しており、前記冷却されるフ
    ラップはそれぞれ前記内壁と前記外壁との間に郭定され
    た冷却流体チャンネルを有し、前記チャンネルは前記冷
    却されるフラップの実質的に全長に亙り延在しており且
    前端と後端とを有しており、前記冷却されるフラップの
    それぞれの前記内壁は前記のど部若しくは、そのすぐ下
    流側にて前記チャンネルの前記前端に開口する少なくと
    も一つの第一の孔を有しており、前記冷却されるフラッ
    プのそれぞれの前記外壁は前記後端部を貫通し前記チャ
    ンネルの前記後端と連通ずる少なくとも一つの第二の孔
    を有しており、前記第二の孔は前記冷却流体が前記第二
    の孔を経て前記チャンネル内へ流入し前記チャンネルよ
    り前記第一の孔を経て前記ガス流路内へ流出しこれによ
    り前記内壁を実質的にその全長に亙り対流冷却すべく、
    少なくとも成るノズル作動条件下に於て前記第一の孔に
    於(プる前記ガス流路内に於ける冷却流体の圧力よりも
    高い圧力の冷却流体源と連通ずるよう構成された可変面
    積軸対称排気ノズル。
JP58252481A 1982-12-27 1983-12-27 可変面積軸対称排気ノズル Pending JPS59134357A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/453,186 US4544098A (en) 1982-12-27 1982-12-27 Cooled exhaust nozzle flaps
US453186 1982-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59134357A true JPS59134357A (ja) 1984-08-02

Family

ID=23799521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58252481A Pending JPS59134357A (ja) 1982-12-27 1983-12-27 可変面積軸対称排気ノズル

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4544098A (ja)
JP (1) JPS59134357A (ja)
KR (1) KR910006564B1 (ja)
DE (1) DE3346809A1 (ja)
EG (1) EG15995A (ja)
GB (1) GB2132279B (ja)
IL (1) IL70567A (ja)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2565293B1 (fr) * 1984-06-04 1986-10-17 Aerospatiale Ensemble dilueur-deviateur de jet pour turbomoteur d'aerodyne
US4747543A (en) * 1987-04-14 1988-05-31 United Technologies Corporation Nozzle flap cooling liner
US4747542A (en) * 1987-04-14 1988-05-31 United Technologies Corporation Nozzle flap edge cooling
US4742961A (en) * 1987-05-04 1988-05-10 United Technologies Corporation Exhaust gas nozzle including a cooling air diverter
US4911345A (en) * 1987-12-17 1990-03-27 Remington Arms Company Gun caddy
CN1022433C (zh) * 1989-04-11 1993-10-13 通用电气公司 轴线对称转向排气喷口密封装置
JPH0711259B2 (ja) * 1989-09-07 1995-02-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 排気ノズルヒンジ
US5101624A (en) * 1989-09-07 1992-04-07 General Electric Company Exhaust nozzle hinge
US4993641A (en) * 1989-10-26 1991-02-19 United Technologies Corporation Gas turbine spherical exhaust nozzle
US5076496A (en) * 1990-02-05 1991-12-31 General Electric Company Exhaust nozzle flap seal
DE4012212A1 (de) * 1990-04-14 1991-10-24 Mtu Muenchen Gmbh Duese fuer ein hyperschalltriebwerk
US5141154A (en) * 1991-04-22 1992-08-25 United Technologies Corporation Variable throat convergent/divergent nozzle
DE69232222T2 (de) * 1991-05-16 2002-08-22 Gen Electric Hitzeschild für achsymmetrische schwenkbare Schubdüse
US5188292A (en) * 1991-06-28 1993-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Thermal shields for rotating members in a gas flow path
US5255849A (en) * 1991-11-05 1993-10-26 General Electric Company Cooling air transfer apparatus for aircraft gas turbine engine exhaust nozzles
US5720434A (en) * 1991-11-05 1998-02-24 General Electric Company Cooling apparatus for aircraft gas turbine engine exhaust nozzles
US5269132A (en) * 1992-10-29 1993-12-14 E-Systems, Inc. Method and apparatus for controlling infrared emissions
IL109085A (en) * 1993-04-05 1997-08-14 Gen Electric Nozzle seal assembly with removable baseplate
US5364029A (en) * 1993-08-30 1994-11-15 United Technologies Corporation Axisymmetric convergent/divergent nozzle with external flaps
ES2105928B1 (es) * 1993-09-21 1998-05-01 Sener Ing & Sist Petalo maestro divergente para toberas orientables de geometria variable destinadas a propulsores de turbina de gas.
US5435127A (en) * 1993-11-15 1995-07-25 General Electric Company Method and apparatus for boosting ram airflow to an ejection nozzle
US5484105A (en) * 1994-07-13 1996-01-16 General Electric Company Cooling system for a divergent section of a nozzle
US5586431A (en) * 1994-12-06 1996-12-24 United Technologies Corporation Aircraft nacelle ventilation and engine exhaust nozzle cooling
US5577381A (en) * 1994-12-06 1996-11-26 United Technologies Corporation Exhaust nozzle cooling scheme for gas turbine engine
US5683034A (en) * 1995-05-22 1997-11-04 United Technologies Corporation Engine exhaust nozzle seal
US5680755A (en) * 1995-09-25 1997-10-28 General Electric Company Convertible ejector selectively cooled thrust vectoring exhaust nozzle
US6301877B1 (en) * 1995-11-13 2001-10-16 United Technologies Corporation Ejector extension cooling for exhaust nozzle
US5799874A (en) * 1995-11-30 1998-09-01 United Technologies Corporation Aerodynamically controlled ejector
US5794851A (en) * 1995-12-07 1998-08-18 United Technologies Corporation Nozzle sealing apparatus
DE69704479T2 (de) * 1997-01-17 2001-10-18 Turbo Propulsores Ind Dichtungsklappe für eine convergent-divergente Schubdüse
FR2781254B1 (fr) * 1998-07-17 2000-08-18 Snecma Tuyere d'ejection de turboreacteur a masquage du jet de gaz
US6694723B2 (en) * 2002-03-27 2004-02-24 United Technologies Corporation Valve assembly for gas turbine engine
US6779336B2 (en) * 2002-07-05 2004-08-24 United Technologies Corporation Cooled variable geometry exhaust nozzle
FR2858833B1 (fr) * 2003-08-12 2006-01-06 Snecma Moteurs Tuyere convergente divergente du turboreacteur
US7028462B2 (en) * 2003-11-07 2006-04-18 General Electric Company Method and apparatus for arresting a crack within a body
KR100616476B1 (ko) * 2004-03-18 2006-08-29 문승자 향나무 마루판의 제조방법
US7377099B2 (en) * 2005-05-27 2008-05-27 United Technologies Corporation System and method for cooling lateral edge regions of a divergent seal of an axisymmetric nozzle
US8001775B2 (en) * 2005-08-16 2011-08-23 Daimler Trucks North America Llc Vehicle exhaust dilution and dispersion device
US7604093B2 (en) * 2006-11-01 2009-10-20 Daimler Trucks North America Llc Exhaust diffuser for vehicle
US9932845B2 (en) * 2011-06-30 2018-04-03 United Technologies Corporation Impingement cooled nozzle liner
US10400710B2 (en) * 2013-05-07 2019-09-03 General Electric Company Secondary nozzle for jet engine
WO2015112554A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-30 United Technologies Corporation Divergent flap
GB201610958D0 (en) * 2016-06-23 2016-08-10 Rolls Royce Plc Gas turbine exhaust cooling system
GB201807267D0 (en) * 2018-05-03 2018-06-20 Rolls Royce Plc Louvre offtake arrangement
US11492998B2 (en) * 2019-12-19 2022-11-08 The Boeing Company Flexible aft cowls for aircraft
US11339744B1 (en) * 2020-02-07 2022-05-24 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Pressure equalization in a dual flow path exhaust of a hypersonic propulsion system
CN113700572B (zh) * 2021-10-28 2022-02-01 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种用于二元矢量喷管收敛段的侧向组合运动密封结构

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB680453A (en) * 1949-11-22 1952-10-08 Lucas Ltd Joseph Improvements relating to the jet pipes of jet-propulsion engines
DE1936800C3 (de) * 1969-07-19 1975-08-07 Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen Hinsichtlich ihres Austrittsquerschnitts änderbare konvergente Schubdüse für ein Gasturbinenstrahltriebwerk
US3979065A (en) * 1974-10-31 1976-09-07 United Technologies Corporation Cooling liner for an exhaust nozzle
GB1550633A (en) * 1976-07-21 1979-08-15 Gen Electric Thrust-vectoring gas turbine engine exhaust nozzles
US4203286A (en) * 1976-08-27 1980-05-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Cooling apparatus for an exhaust nozzle of a gas turbine engine
US4071194A (en) * 1976-10-28 1978-01-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Means for cooling exhaust nozzle sidewalls
US4098076A (en) * 1976-12-16 1978-07-04 United Technologies Corporation Cooling air management system for a two-dimensional aircraft engine exhaust nozzle
US4093157A (en) * 1976-12-16 1978-06-06 United Technologies Corporation Seal for variable plug two dimensional nozzle
US4081137A (en) * 1977-01-05 1978-03-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Finned surface cooled nozzle
US4171093A (en) * 1977-08-19 1979-10-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Durability flap and seal liner assembly for exhaust nozzles

Also Published As

Publication number Publication date
EG15995A (en) 1986-12-30
IL70567A (en) 1988-03-31
GB2132279A (en) 1984-07-04
GB8333913D0 (en) 1984-02-01
KR840007138A (ko) 1984-12-05
KR910006564B1 (ko) 1991-08-28
US4544098A (en) 1985-10-01
GB2132279B (en) 1987-06-24
IL70567A0 (en) 1984-03-30
DE3346809A1 (de) 1984-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59134357A (ja) 可変面積軸対称排気ノズル
US9845768B2 (en) Three stream, variable area, vectorable nozzle
US3979065A (en) Cooling liner for an exhaust nozzle
US7377099B2 (en) System and method for cooling lateral edge regions of a divergent seal of an axisymmetric nozzle
US5351473A (en) Method for bleeding air
US4081137A (en) Finned surface cooled nozzle
EP1080300B1 (en) Recuperator for gas turbine engine
US4355507A (en) System for infrared emission suppression (sires)
US4753392A (en) Two dimensional gas turbine engine exhaust nozzle
US9127551B2 (en) Turbine combustion system cooling scoop
US4104874A (en) Double-walled combustion chamber shell having combined convective wall cooling and film cooling
US20050161527A1 (en) Convergent/divergent nozzle with modulated cooling
US6804947B2 (en) Device for cooling the common nozzle of a turbojet pod
MXPA05004420A (es) Ducto de transicion enfriado por efusion con agujeros de enfriamiento configurados.
US4136518A (en) Infrared radiation suppressor for a gas turbine engine
JPS6142097B2 (ja)
US5038560A (en) Fluid outlet duct
GB2194592A (en) Fluid outlet duct
JPH08284688A (ja) ガスタービンおよびガスタービン燃焼装置
JPH02286862A (ja) インテグレーティッド・ターボ・ラムジェットエンジン
US4934600A (en) Exhaust nozzle thermal distortion control device
US4801087A (en) Exhaust nozzle for a gas turbine engine
IL119150A0 (en) Turbofan engine with reduced noise
US3081596A (en) Variable area nozzle and shroud combination
JPH06173770A (ja) ジェットエンジンの排気ノズル