JPS5932655A - ターボファン・エンジン及び排気センターボディ - Google Patents
ターボファン・エンジン及び排気センターボディInfo
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- JPS5932655A JPS5932655A JP58121729A JP12172983A JPS5932655A JP S5932655 A JPS5932655 A JP S5932655A JP 58121729 A JP58121729 A JP 58121729A JP 12172983 A JP12172983 A JP 12172983A JP S5932655 A JPS5932655 A JP S5932655A
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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
- F02K1/38—Introducing air inside the jet
- F02K1/386—Introducing air inside the jet mixing devices in the jet pipe, e.g. for mixing primary and secondary flow
Landscapes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
発明の分野
この発明は混合流ガスタービン・エンジンにえjづる排
気装置、更に具体的に云えば、フン・ン側路空気及び:
コア・エンジンのill気ガスを内部で混合りる、改良
された排気センターボディイとI昆合器から成る集成体
に関する。 発明の背明 jJスタービン・Jンジンの技術とじCは、ファン側路
空気を」ア・]−ンジンの排気ガスと効率よく混合し、
組合せた流れを1個の排気ノズルから吐出することによ
り、側路ターボファン・1ンシンの性能を改善4ること
が出来ることが知られCいる。ファン側路空気と排気ガ
スを混合りる1つの排気装置は、コア・1ンジンの下流
側に配置された[)−ブ形混合器(loL+cd m1
xer )を含む。[1−ブ形混合器は相対的に高温の
排気カスを強制的に比較的低温のファン側路空気と混合
して、改善された熱力学特性を実現し、こうして燃料H
’J費率を改善す゛る。 ファン及びコア・エンジンの排気流を組合せたものが、
排気ノズルの出口平面に於て、混合しない時の尖頭温度
より実質的に低い比較的一様な湿度を持つ時、ガスター
ビン・エンジンの熱力学特性が改善される。種々の排気
装置の幾何学的なパラメータは、−周一様な温麿分イ[
]を得る為の混合効果を高める様に検ii′、1されて
いる。この為に評価する成るパラメータは、例えば混合
器にある[1−ブの数、混合器の高さ、混合器の長さ、
混合器の断面、混合器の端面の形及び混合器の切込みを
含む。この他に評価される幾何学的なパラメータとしC
は、排気装置の尾筒の直径、形及び混合器がある。 然し、こういう幾何学的なパラメータを適当に変えるこ
とによっC,混合効果を高めることが出来るが、一般的
にill気装置に関連りる奇生的な圧力損失も増加りる
。例えば、側路比の大きいターボファン・−エンジンで
は、排気動圧は一般的にD1気全11の人さな割合を占
め、従って−Lエンジン比較的人込な寄生圧力損失を受
(〕る。従っC1従来の排気装置は典型的には折合いの
装置であ−)で、寄生圧力損失によって混合効果が制限
されでいる。 従っ−C1この発明の1つの目的は、混合流カスタービ
ン・Lンジンに対−りる改良された排気装置を提供りる
こと(゛ある。 この発明の別の目的は、−’−1i7・エンジンのυl
気ガスと)j・ン側路空気との内部の混合を強めで、1
フ1気ノズルの出口ip面にわたる温度分イ(+を一層
一様にづる改良された排気装置を提供りることである。 この発明の別の目的は、それに帰因する圧力損失を目立
って増加けずに、混合効果を高める改良された排気装置
を提供覆ることである。 発明の概要 この発明の1形式では、[]−ブ形混合器及び改良され
た1ノ1気センターボデイを含む改良されたJJI気装
置を提供する。この排気レンターボj゛イは、ローブ形
混合器と協働して、それに帰因づ−る圧力損失を実質的
に増加りることなく、排気8A置の混合効果を高める手
段を含んCoいる。この発明の9fましい実施例では、
この手段は、溝又は稜部の様な、円周り向に相隔たった
細長゛い複数個の変形部を含み、これらが排気センター
ボディの)l 1.%!−面に対しく半径1)向に伸び
11つセンターボディの縦軸線と略平(jに軸り向に整
合している。 この発明のその他の目的並びに利貞(ま、以F図面につ
いて更に詳しく説明ηる所から明らかになろう。 訂■1な記載 第1図には、この発明の1形式による排気装置12を含
む、−例としての側路比の大ぎい混合流力ス・ターボフ
ッ・ン・エンジン10が示されくいる。ターボフッ・ン
・エンジン1oがファン14を持ら、これがツノ7ン1
4より土浦側ぐエンジンの縦軸線1Bの周りに同軸に配
置された一1ア・エンジン16によっC駆動される。二
コア・]−ンシン10が圧縮機、燃焼器及びタービン(
何れも示しCない)を含んでい−C1比較的高温の燃焼
排気ガス20を111出りる様に作用り−る。 Iジノ・エンジン1Gの周りの円周り向に−17・カウ
ル22が配置されCいる。後で説明りるこの弁明の1形
式による空気力学的な流線形の排気IYンター小ディ2
4が、1ア・−1−ンジン16に適当に取イζJ
気装置、更に具体的に云えば、フン・ン側路空気及び:
コア・エンジンのill気ガスを内部で混合りる、改良
された排気センターボディイとI昆合器から成る集成体
に関する。 発明の背明 jJスタービン・Jンジンの技術とじCは、ファン側路
空気を」ア・]−ンジンの排気ガスと効率よく混合し、
組合せた流れを1個の排気ノズルから吐出することによ
り、側路ターボファン・1ンシンの性能を改善4ること
が出来ることが知られCいる。ファン側路空気と排気ガ
スを混合りる1つの排気装置は、コア・1ンジンの下流
側に配置された[)−ブ形混合器(loL+cd m1
xer )を含む。[1−ブ形混合器は相対的に高温の
排気カスを強制的に比較的低温のファン側路空気と混合
して、改善された熱力学特性を実現し、こうして燃料H
’J費率を改善す゛る。 ファン及びコア・エンジンの排気流を組合せたものが、
排気ノズルの出口平面に於て、混合しない時の尖頭温度
より実質的に低い比較的一様な湿度を持つ時、ガスター
ビン・エンジンの熱力学特性が改善される。種々の排気
装置の幾何学的なパラメータは、−周一様な温麿分イ[
]を得る為の混合効果を高める様に検ii′、1されて
いる。この為に評価する成るパラメータは、例えば混合
器にある[1−ブの数、混合器の高さ、混合器の長さ、
混合器の断面、混合器の端面の形及び混合器の切込みを
含む。この他に評価される幾何学的なパラメータとしC
は、排気装置の尾筒の直径、形及び混合器がある。 然し、こういう幾何学的なパラメータを適当に変えるこ
とによっC,混合効果を高めることが出来るが、一般的
にill気装置に関連りる奇生的な圧力損失も増加りる
。例えば、側路比の大きいターボファン・−エンジンで
は、排気動圧は一般的にD1気全11の人さな割合を占
め、従って−Lエンジン比較的人込な寄生圧力損失を受
(〕る。従っC1従来の排気装置は典型的には折合いの
装置であ−)で、寄生圧力損失によって混合効果が制限
されでいる。 従っ−C1この発明の1つの目的は、混合流カスタービ
ン・Lンジンに対−りる改良された排気装置を提供りる
こと(゛ある。 この発明の別の目的は、−’−1i7・エンジンのυl
気ガスと)j・ン側路空気との内部の混合を強めで、1
フ1気ノズルの出口ip面にわたる温度分イ(+を一層
一様にづる改良された排気装置を提供りることである。 この発明の別の目的は、それに帰因する圧力損失を目立
って増加けずに、混合効果を高める改良された排気装置
を提供覆ることである。 発明の概要 この発明の1形式では、[]−ブ形混合器及び改良され
た1ノ1気センターボデイを含む改良されたJJI気装
置を提供する。この排気レンターボj゛イは、ローブ形
混合器と協働して、それに帰因づ−る圧力損失を実質的
に増加りることなく、排気8A置の混合効果を高める手
段を含んCoいる。この発明の9fましい実施例では、
この手段は、溝又は稜部の様な、円周り向に相隔たった
細長゛い複数個の変形部を含み、これらが排気センター
ボディの)l 1.%!−面に対しく半径1)向に伸び
11つセンターボディの縦軸線と略平(jに軸り向に整
合している。 この発明のその他の目的並びに利貞(ま、以F図面につ
いて更に詳しく説明ηる所から明らかになろう。 訂■1な記載 第1図には、この発明の1形式による排気装置12を含
む、−例としての側路比の大ぎい混合流力ス・ターボフ
ッ・ン・エンジン10が示されくいる。ターボフッ・ン
・エンジン1oがファン14を持ら、これがツノ7ン1
4より土浦側ぐエンジンの縦軸線1Bの周りに同軸に配
置された一1ア・エンジン16によっC駆動される。二
コア・]−ンシン10が圧縮機、燃焼器及びタービン(
何れも示しCない)を含んでい−C1比較的高温の燃焼
排気ガス20を111出りる様に作用り−る。 Iジノ・エンジン1Gの周りの円周り向に−17・カウ
ル22が配置されCいる。後で説明りるこの弁明の1形
式による空気力学的な流線形の排気IYンター小ディ2
4が、1ア・−1−ンジン16に適当に取イζJ
【jら
れ−(い(−1」ア・カウル22の環状の後端2〔うか
ら下流側に向っC伸ひている。排気しンターボディ24
は]ア・カウル22の内面28から半径方向内側に隔だ
−)C1:I ノア・I−ンジン10からの排気ガス2
0を吐出りる環状lア・ノズル330を構成する。 フッ1ン14及び丁】ア・エンジン16の周りの内周方
向にナセル32が配置され−(J5す、これは−コア・
カウル22から半径方向外側に隔たって、ファン14よ
り下流側で比較的イ1℃温のファン側路空気36の通路
となる環状側路ダク1−34を構成する。ナヒル32が
コア・カウル22の後端2(′)と協働して、側路ダク
1−34からのフン・ン側路空気36〈これを単にファ
ン空気J3(5ど八〇)を吐出リ−る環状ファン・ノズ
ル38を椛成り−る。ナIKル32が:]ア・カウル2
2の後@26より土浦側に伸びC1ファン・ノズル38
からのノi・ン空気3(3と二]ア・ノス′ル30から
の排気カス20の両プノを組合せた混合流とし4叶出り
る1個のυl気ノズル40を構成する。 ローブ形iIR金蓋42が排気ノズル40の内側に配置
されでいて、ニー1ア・カウル22の1着端26に適当
に取付【ノられ、11気ヒンター小デイ24から半径り
面外側に隔たっている。混合器42はツノ・ン・ノズル
3E3からのファン空気36と=1トノズル30からの
排気ガス20どを、その両者を合せた流れを11気ノズ
ル40から吐出りる前に、混合する様に作用する。U金
蓋42、排気トンターボ11イ24、フン7ン・ノズル
38、]コアノズル330及び排気ノズル40の組合け
が、エンジン10のJJI気装置12を構成リ−る。 典型的な[’1l−7形混合器0例が米国時K[第4゜
240.252シー)、及び同第3.ε′J、61,1
40号に記載され(−いる。 ローゾ形混合器を含む適当な混合流ガスタービン・エン
ジンの例が米国特訂第4,147,029昼に記載され
ている。 この発明の1形式で′、混合器42及びりl気ヒンタ−
ボfイ24を含む改良された1)[気装置12が第2図
に史に詳しく示されている。この改良されたtit気レ
ンし−ボディ24は、1−1−ブ形泥金蓋42ど協働し
U 、1.i力損失を実質的に増加せずに、1)1気装
置12のMi合効果を高める手段44を含んでいる。 1実施例ひは、1段44は、ピンターボディ24の?1
′径り面外側の面4ε3の中間部分46に設()られI
ζ二円周jノ向に相隔lこる複数個の変形部44を含む
。更に詳しく云うと第2図及び第3図−rt=ンターボ
ディ2/′!は波形にし、又は相隔たるひだを持つ様な
形にし、中間部分46の公称基準面52に対して半径方
向内向きに伸びる、円周方向に相隔たる複数個のくぼみ
又は満50を含む。基準白52は、変形部44を持たな
い従来の典型的なセンターボディの外面を表わす。各々
の溝50は中間部分46を略輔方向にも伸び、廿ンター
ボγイ24の縦軸線54に対し“(略平行に整合しCい
る1゜ピンターボディ24がエンジン1oに入っている
時、その11軸線54は、第1図に承り様に、−■−ン
ジン10の縦軸線18と整合している。 l?フンーボディ24は公称面52に対しく半径力面外
向きに伸びる複数個の稜部5Gをも持っCいる。各々の
稜部56 シ中間部分4(3を略軸り向に伸び、隣合−
)だ溝50の間に、それど平行に配置されCいる。 第3図及び第4図には1.1−ブ形混合器42及びけン
ターボディ24が更に詳()く示され−くいる。 [」−ブ形混合器42が円周1)向に相隔たっていで、
交47に設けられた枚数側の半径り面内側の【」−ブし
)83及び半径lj向外側の]」−プロ0を持っている
。 内側「−1−ブ5ε3がコア・カウル22の後端26か
ら伸び(いて、線4−4で承り混合器の吐出平面62に
於(lる縮小した直径まで、流れのfj向に対し乙後向
きに軸方向に傾斜している。内側1−1−ブ5ε3は全
体どして(1字形であっ−(、略平行な相隔たる側壁6
4と協働し−C(11温シ]、 −1−又はヂtフンネ
ル(3(5を形成4る。低温シュー> 6 (3はノア
ン・ノズル38と流れが連通する。 外側]」−プロ 0も二1ア・カウル22の後端26が
″ら伸び(いC1内側[J−ブ58の縮小しI、:直径
に較べ(−胴入きな直径まで、後向きに傾斜している。 外側[]−プロ0し全体的にU字形であり、側壁〔34
と協動しく 、 Iri]じ様に高温シ]−−1〜又は
ヂAtンネル68を形成リ−る。高温シノートロ8は−
17・ノズル30と流れが連通づる。 第3図ぐ、センターボゲイ24の半径方向外側の面4ε
3は前側部分70及び後側部分72を持ら、その間に中
間部分46がある。これらの全Cの部分はセンターボゲ
イ2,4の111m線54の周りに1i1)軸に配置さ
れている。後側部分72が中間部分46から後向きに半
径方向内向ぎに傾斜しCいる。 前側部分70が前向きに半径り向内向きに傾斜り。 て、二lア・■レジン16に適当に数例(Jられ、セン
ターボゲイ24を]ア・]ンジンに対し−C支持づる。 @3図、第4図及び第5図に公称面52を合むセンター
ボディ24が詳しく示され−Cいる。而52は、センタ
ーボゲイ24の溝50及び稜部5〕6の配置を表わづの
に使われる。iF750は全体的に弓形の凹の断面を持
ち、公称面52゛から半径り向内向ぎに伸びている。各
々の満50は、混合器42の人々の外側【]−プロ0と
略軸方向に平(jに整合していて、それと直接向い合っ
ていることが好ましい。 稜部5〕6は全体的に弓形の凸の断面を−持ち、公称面
52から半径り面外向きに伸びCいる。各々の稜部56
は人々の内側1コープ58ど略@h向に平行に整合しC
1それと直接的に向い合っていることが好ましい。 第3図及び第す図で、高温シュー1〜流れ区域74が混
合器の吐出\+’−而62に構成されていで、高温のI
JI気ガス20が」ア・ノズル30から出た時に通る単
位の流れ区域を表ねり。混合器の吐出平1fij 62
は、センターボゲイ24の中間部分46を通る平面Cあ
っC1「1−ブ形混合器42の後端と略整合した平面と
定義り−る。 典型的な112合流排気装置の高温シフ−1〜流れl区
域74が、−■ンジンの熱力学リイクルの選ばれたパラ
メータに基づくp定の一定の値であることは、当業名に
知られ−(いる。」二に述l\た様な排気装置の幾何学
的なパラメータは、この後、高温シー1−1への流れl
″1.域74を予定の値に保らながら、混合効果と混合
器の圧力損失とのtJi合いのつく組合ゼが151られ
る様に選ばれる。 従来のセンターボッ1イでは、高温シーt −l〜の流
れ1各域74は、典型的には、混合器42の内面と、公
称面E) 21”表わされる様なセンターボゲイ24の
外面どによっC限定された断面の流れの面積を、内側ロ
ーブ58又は外側D−プロ0の数で除した値として定義
づ−る。典型的には、内側1−1−ブ58及び外側ロー
ブ60は同じ数たりあり、好ましくは夫々18個あるが
、この他の数のI]−ブを用いでもよい。 上に説明したこの発明の好ましい実施例eは、センター
ボディ24及びローブ形混合器42は、圧力損失を実質
的に増加]Lずに、典型的な混合流排気装置に較べで、
混合効果を高める様に、従来のものを予定の形で構成(
)直しくいる。然し、センターボゲイ24は構成し直さ
れ−(いるが、高温シ:ノートの流れ区域74は、従来
の排気装置ど同じ値にとずまることが好ましい。 従って、この発明のセンターボディ24を設りた時、前
に述べたものの代りに、高温シ]−1への流れ区域74
は、隣接した内側L1−ブ5〕80半分の内面と、外側
ローブ60と、側壁64と、)j450の半径方向外側
の而と、センターボゲイ24の隣接()た稜部56の半
分とによっ−C限定された流れ区域と定fiすることか
出来る。 この貞、第5図に更に詳しく承り様に、センターボディ
24の各々の稜部56は、稜部5Gの凸の外向及び公称
面52によっ(′限定された区域とし【定義りる積形断
面区域76を持つ(いる。同様に、各々の2M 50は
、満50の凹の外面及び公称面52にJ、つ−C限定さ
れた区域と定義づる溝形断面区域7Bを持つ−Cいる。 積形区域76が溝形区域78と等しくなる様に選ばれで
いて、i背50によつC流れ区域が増加した分が、稜部
5Gによる流れ区域の減少によって帳消しになる様にづ
ることが好ましい。こうして、高温シコ−−1〜の流れ
区域74は、センターボディ24に稜部56及び晶50
を設(]ても、前に述べた熱力学リイクルのパラメータ
に基づく予定の大きさにどずまる。 第3図及び第4図で、縦軸線54に対りるセンターボデ
ィ24の、稜部56の所C゛の半径又は稜部:I6径[
<1からWti 50の所でのピンターボディ24の半
径又は溝半径R2を差し引いた値が深さdを持ら、これ
は混合器の吐出平面62の所e最人1市1つを持つ。セ
ンターボディ24に帰因づる寄生圧力損失を減少づる為
、中間部分/16の溝5)0及び稜部56がセンターボ
ディ24の前側部分70及び後側部分72と空気力学的
に合流している。 更に具体的に云うど、深さdは混合器の吐出平面62に
於(Jる最大値1つから、中間部分46とピンターボデ
ィ24の後側部分72並びに前側部分70の両方との接
続点に於ける略ゼDの値まで変化覆る。この為、稜部E
)6及び溝50が前向ぎには前側合流領域80′c、そ
して後向きには、センターボディ24の後側合流領域8
2で空気力学的に合流でる。 溝50及び稜部56、茅定の高温シ]−−!〜の流れ区
域74並びに外面48に於(Jる溝50及び稜部56の
空気力学的な合流を用いたこの発明のピンターボディ2
4を使うと、従来技術に較べて、寄生圧)j損失を実質
的に増加Uずに、混合効果を(]立つて高める様に作用
する改良された排気装置12が得られることを理解され
たい。この結果、エンジン10の燃料消費率が改善され
る。 別の実施例の排気装置12では、第55図に示−リ様な
高温シュー1−の流れ区域74は、積形区域7G及び溝
形区域78が等しくなくても、一定のま1にと望めるこ
とが出来る。これは、例えば稜部5〕6及び溝50が等
しくないことによる高温シュー1〜の流れ1区域の正味
の変化があっ−cし、それを補償りる様に、混合器42
の側壁64をY定の形で近づ()たり遠さくノたりする
ことによって達成し得る。 この発明の好ましい実施例と考えられるしのを説明した
が、当業者には以上の説明から、いろいろな変更が考え
られよう。 例えば、センターボディ24はf%¥ 50又は稜部5
(5の何れか−hた(〕を持つ(い−C−もよい。第3
図の深さ (Jは公称面52からの溝50又は稜部50
の半径り向の範囲を示す。稜部5(3及び満5)0が弓
形[Ii面c′あると説明したが、イれらがV字形の様
な伯の断面であってもよい。 史に、種々の形式の混合器42をセンターボディ24ど
協働りる様tこ使うことが出来る。1実施例て゛は、混
合器42は後向さの又は貝形のへこみく図に示してない
〉を持つ第3図に承り様な側壁64を持つことが出来る
。 承知されたい。
れ−(い(−1」ア・カウル22の環状の後端2〔うか
ら下流側に向っC伸ひている。排気しンターボディ24
は]ア・カウル22の内面28から半径方向内側に隔だ
−)C1:I ノア・I−ンジン10からの排気ガス2
0を吐出りる環状lア・ノズル330を構成する。 フッ1ン14及び丁】ア・エンジン16の周りの内周方
向にナセル32が配置され−(J5す、これは−コア・
カウル22から半径方向外側に隔たって、ファン14よ
り下流側で比較的イ1℃温のファン側路空気36の通路
となる環状側路ダク1−34を構成する。ナヒル32が
コア・カウル22の後端2(′)と協働して、側路ダク
1−34からのフン・ン側路空気36〈これを単にファ
ン空気J3(5ど八〇)を吐出リ−る環状ファン・ノズ
ル38を椛成り−る。ナIKル32が:]ア・カウル2
2の後@26より土浦側に伸びC1ファン・ノズル38
からのノi・ン空気3(3と二]ア・ノス′ル30から
の排気カス20の両プノを組合せた混合流とし4叶出り
る1個のυl気ノズル40を構成する。 ローブ形iIR金蓋42が排気ノズル40の内側に配置
されでいて、ニー1ア・カウル22の1着端26に適当
に取付【ノられ、11気ヒンター小デイ24から半径り
面外側に隔たっている。混合器42はツノ・ン・ノズル
3E3からのファン空気36と=1トノズル30からの
排気ガス20どを、その両者を合せた流れを11気ノズ
ル40から吐出りる前に、混合する様に作用する。U金
蓋42、排気トンターボ11イ24、フン7ン・ノズル
38、]コアノズル330及び排気ノズル40の組合け
が、エンジン10のJJI気装置12を構成リ−る。 典型的な[’1l−7形混合器0例が米国時K[第4゜
240.252シー)、及び同第3.ε′J、61,1
40号に記載され(−いる。 ローゾ形混合器を含む適当な混合流ガスタービン・エン
ジンの例が米国特訂第4,147,029昼に記載され
ている。 この発明の1形式で′、混合器42及びりl気ヒンタ−
ボfイ24を含む改良された1)[気装置12が第2図
に史に詳しく示されている。この改良されたtit気レ
ンし−ボディ24は、1−1−ブ形泥金蓋42ど協働し
U 、1.i力損失を実質的に増加せずに、1)1気装
置12のMi合効果を高める手段44を含んでいる。 1実施例ひは、1段44は、ピンターボディ24の?1
′径り面外側の面4ε3の中間部分46に設()られI
ζ二円周jノ向に相隔lこる複数個の変形部44を含む
。更に詳しく云うと第2図及び第3図−rt=ンターボ
ディ2/′!は波形にし、又は相隔たるひだを持つ様な
形にし、中間部分46の公称基準面52に対して半径方
向内向きに伸びる、円周方向に相隔たる複数個のくぼみ
又は満50を含む。基準白52は、変形部44を持たな
い従来の典型的なセンターボディの外面を表わす。各々
の溝50は中間部分46を略輔方向にも伸び、廿ンター
ボγイ24の縦軸線54に対し“(略平行に整合しCい
る1゜ピンターボディ24がエンジン1oに入っている
時、その11軸線54は、第1図に承り様に、−■−ン
ジン10の縦軸線18と整合している。 l?フンーボディ24は公称面52に対しく半径力面外
向きに伸びる複数個の稜部5Gをも持っCいる。各々の
稜部56 シ中間部分4(3を略軸り向に伸び、隣合−
)だ溝50の間に、それど平行に配置されCいる。 第3図及び第4図には1.1−ブ形混合器42及びけン
ターボディ24が更に詳()く示され−くいる。 [」−ブ形混合器42が円周1)向に相隔たっていで、
交47に設けられた枚数側の半径り面内側の【」−ブし
)83及び半径lj向外側の]」−プロ0を持っている
。 内側「−1−ブ5ε3がコア・カウル22の後端26か
ら伸び(いて、線4−4で承り混合器の吐出平面62に
於(lる縮小した直径まで、流れのfj向に対し乙後向
きに軸方向に傾斜している。内側1−1−ブ5ε3は全
体どして(1字形であっ−(、略平行な相隔たる側壁6
4と協働し−C(11温シ]、 −1−又はヂtフンネ
ル(3(5を形成4る。低温シュー> 6 (3はノア
ン・ノズル38と流れが連通する。 外側]」−プロ 0も二1ア・カウル22の後端26が
″ら伸び(いC1内側[J−ブ58の縮小しI、:直径
に較べ(−胴入きな直径まで、後向きに傾斜している。 外側[]−プロ0し全体的にU字形であり、側壁〔34
と協動しく 、 Iri]じ様に高温シ]−−1〜又は
ヂAtンネル68を形成リ−る。高温シノートロ8は−
17・ノズル30と流れが連通づる。 第3図ぐ、センターボゲイ24の半径方向外側の面4ε
3は前側部分70及び後側部分72を持ら、その間に中
間部分46がある。これらの全Cの部分はセンターボゲ
イ2,4の111m線54の周りに1i1)軸に配置さ
れている。後側部分72が中間部分46から後向きに半
径方向内向ぎに傾斜しCいる。 前側部分70が前向きに半径り向内向きに傾斜り。 て、二lア・■レジン16に適当に数例(Jられ、セン
ターボゲイ24を]ア・]ンジンに対し−C支持づる。 @3図、第4図及び第5図に公称面52を合むセンター
ボディ24が詳しく示され−Cいる。而52は、センタ
ーボゲイ24の溝50及び稜部5〕6の配置を表わづの
に使われる。iF750は全体的に弓形の凹の断面を持
ち、公称面52゛から半径り向内向ぎに伸びている。各
々の満50は、混合器42の人々の外側【]−プロ0と
略軸方向に平(jに整合していて、それと直接向い合っ
ていることが好ましい。 稜部5〕6は全体的に弓形の凸の断面を−持ち、公称面
52から半径り面外向きに伸びCいる。各々の稜部56
は人々の内側1コープ58ど略@h向に平行に整合しC
1それと直接的に向い合っていることが好ましい。 第3図及び第す図で、高温シュー1〜流れ区域74が混
合器の吐出\+’−而62に構成されていで、高温のI
JI気ガス20が」ア・ノズル30から出た時に通る単
位の流れ区域を表ねり。混合器の吐出平1fij 62
は、センターボゲイ24の中間部分46を通る平面Cあ
っC1「1−ブ形混合器42の後端と略整合した平面と
定義り−る。 典型的な112合流排気装置の高温シフ−1〜流れl区
域74が、−■ンジンの熱力学リイクルの選ばれたパラ
メータに基づくp定の一定の値であることは、当業名に
知られ−(いる。」二に述l\た様な排気装置の幾何学
的なパラメータは、この後、高温シー1−1への流れl
″1.域74を予定の値に保らながら、混合効果と混合
器の圧力損失とのtJi合いのつく組合ゼが151られ
る様に選ばれる。 従来のセンターボッ1イでは、高温シーt −l〜の流
れ1各域74は、典型的には、混合器42の内面と、公
称面E) 21”表わされる様なセンターボゲイ24の
外面どによっC限定された断面の流れの面積を、内側ロ
ーブ58又は外側D−プロ0の数で除した値として定義
づ−る。典型的には、内側1−1−ブ58及び外側ロー
ブ60は同じ数たりあり、好ましくは夫々18個あるが
、この他の数のI]−ブを用いでもよい。 上に説明したこの発明の好ましい実施例eは、センター
ボディ24及びローブ形混合器42は、圧力損失を実質
的に増加]Lずに、典型的な混合流排気装置に較べで、
混合効果を高める様に、従来のものを予定の形で構成(
)直しくいる。然し、センターボゲイ24は構成し直さ
れ−(いるが、高温シ:ノートの流れ区域74は、従来
の排気装置ど同じ値にとずまることが好ましい。 従って、この発明のセンターボディ24を設りた時、前
に述べたものの代りに、高温シ]−1への流れ区域74
は、隣接した内側L1−ブ5〕80半分の内面と、外側
ローブ60と、側壁64と、)j450の半径方向外側
の而と、センターボゲイ24の隣接()た稜部56の半
分とによっ−C限定された流れ区域と定fiすることか
出来る。 この貞、第5図に更に詳しく承り様に、センターボディ
24の各々の稜部56は、稜部5Gの凸の外向及び公称
面52によっ(′限定された区域とし【定義りる積形断
面区域76を持つ(いる。同様に、各々の2M 50は
、満50の凹の外面及び公称面52にJ、つ−C限定さ
れた区域と定義づる溝形断面区域7Bを持つ−Cいる。 積形区域76が溝形区域78と等しくなる様に選ばれで
いて、i背50によつC流れ区域が増加した分が、稜部
5Gによる流れ区域の減少によって帳消しになる様にづ
ることが好ましい。こうして、高温シコ−−1〜の流れ
区域74は、センターボディ24に稜部56及び晶50
を設(]ても、前に述べた熱力学リイクルのパラメータ
に基づく予定の大きさにどずまる。 第3図及び第4図で、縦軸線54に対りるセンターボデ
ィ24の、稜部56の所C゛の半径又は稜部:I6径[
<1からWti 50の所でのピンターボディ24の半
径又は溝半径R2を差し引いた値が深さdを持ら、これ
は混合器の吐出平面62の所e最人1市1つを持つ。セ
ンターボディ24に帰因づる寄生圧力損失を減少づる為
、中間部分/16の溝5)0及び稜部56がセンターボ
ディ24の前側部分70及び後側部分72と空気力学的
に合流している。 更に具体的に云うど、深さdは混合器の吐出平面62に
於(Jる最大値1つから、中間部分46とピンターボデ
ィ24の後側部分72並びに前側部分70の両方との接
続点に於ける略ゼDの値まで変化覆る。この為、稜部E
)6及び溝50が前向ぎには前側合流領域80′c、そ
して後向きには、センターボディ24の後側合流領域8
2で空気力学的に合流でる。 溝50及び稜部56、茅定の高温シ]−−!〜の流れ区
域74並びに外面48に於(Jる溝50及び稜部56の
空気力学的な合流を用いたこの発明のピンターボディ2
4を使うと、従来技術に較べて、寄生圧)j損失を実質
的に増加Uずに、混合効果を(]立つて高める様に作用
する改良された排気装置12が得られることを理解され
たい。この結果、エンジン10の燃料消費率が改善され
る。 別の実施例の排気装置12では、第55図に示−リ様な
高温シュー1−の流れ区域74は、積形区域7G及び溝
形区域78が等しくなくても、一定のま1にと望めるこ
とが出来る。これは、例えば稜部5〕6及び溝50が等
しくないことによる高温シュー1〜の流れ1区域の正味
の変化があっ−cし、それを補償りる様に、混合器42
の側壁64をY定の形で近づ()たり遠さくノたりする
ことによって達成し得る。 この発明の好ましい実施例と考えられるしのを説明した
が、当業者には以上の説明から、いろいろな変更が考え
られよう。 例えば、センターボディ24はf%¥ 50又は稜部5
(5の何れか−hた(〕を持つ(い−C−もよい。第3
図の深さ (Jは公称面52からの溝50又は稜部50
の半径り向の範囲を示す。稜部5(3及び満5)0が弓
形[Ii面c′あると説明したが、イれらがV字形の様
な伯の断面であってもよい。 史に、種々の形式の混合器42をセンターボディ24ど
協働りる様tこ使うことが出来る。1実施例て゛は、混
合器42は後向さの又は貝形のへこみく図に示してない
〉を持つ第3図に承り様な側壁64を持つことが出来る
。 承知されたい。
第1図はこの発明の1形式の排気装置を用いた一例とじ
て承り側路比の高い混合流ガスタービン・エンジンの断
面図、第2図はローブ形混合器及びこの弁明の排気セン
ターボディを含む第1図のJJI気装置の一部分を断面
で示した斜視図、第3図は第2図のr」−10混合器及
び1)]気ピレンーボディを訂しく示づ断面図、第4図
は第33図のU金蓋及び拮気センターボディを線4−4
c切っlこ喘面図、第5図は第4図の混合器及びIJ+
気セラセンターボディ部分の拡人肋1nj図で、その流
れ断面1メ城を示づ。 主な符号の説明
て承り側路比の高い混合流ガスタービン・エンジンの断
面図、第2図はローブ形混合器及びこの弁明の排気セン
ターボディを含む第1図のJJI気装置の一部分を断面
で示した斜視図、第3図は第2図のr」−10混合器及
び1)]気ピレンーボディを訂しく示づ断面図、第4図
は第33図のU金蓋及び拮気センターボディを線4−4
c切っlこ喘面図、第5図は第4図の混合器及びIJ+
気セラセンターボディ部分の拡人肋1nj図で、その流
れ断面1メ城を示づ。 主な符号の説明
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半径ノ)内外側の而を持つ環状部材を有し、該外側
の面は前記部材の縦軸線の周りに同軸に配置された前側
部分、中間部分及び後側部分を持ら、前記外側の面の後
側部分は前記中間部分から後向きに半径方向内向きに傾
斜しており、前記中間部分は円周方向に相隔たる複数個
の溝を持ち、各々の溝が前記中間部分の基準面から半径
ノ)向内向きに伸びると共に前記中間部分を略軸り向に
伸びている排気レンターボアイ。 2)7ノ・ンど、該ツノ7ンより不流側に、エンジンの
縦軸線の周りに該ファンと同軸に配置8れた一]ア・−
1−ンジンど、該コア・エンジンの周りに円周す向に配
置された−」)7・カウルと、前記:1ア・エンジンの
1股端から伸び−ぐいて、前記−」ア・力・クルの内面
から半径方向内向き(こ隔lごつ−(、前記−1j〕・
」ンジンからのガスを吐出りる−17・5ノスルを構成
する排気センターボディと、前記フ7・ン及びコア・エ
ンジンの周りに円周方向に配置されていて、前記コア・
カウルから半径方向外側に隔たって、前記ファンより下
流側でファンの空気の通 □路となる環状側路
ダク1〜を構成してい−C1前記−」ア・カウルの後端
と協働し−C前記側路ダク1〜からのファン空気を吐出
する環状ファン・ノズルを構成し、更に前記二1ノア・
)Jクルの後端から下流側に伸びで、前記ファン・ノズ
ルからのフj・ン空気並びに前記〕]ア・ノズルからの
ガスの両方を吐出(多8□7よ)。□8.いい。、−や
2,8、tl’l ne、 ]コア トカウルの後端
に配置されていで、円周方向に相隔たっていて交互に設
けられた複数個の内側1] −ブ及び外側E」−ブを含
み、該外側[l−ブが前記内側ローブに対して後向きに
傾斜し−Cいて、前記外側ローブ及び内側ローブが夫々
前記」j′・ノズル及びフッアン・ノズルと流れが連通
する高温シーノート及び低温シュートを構成しているl
−1−ブ形混合器とを有し、前記排気センターボディは
半径方向外側の面を持つ環状部材で構成されCい−C1
該外側の面はエンジンの縦軸線の周りに同軸に配置され
た前側部分、中間部分及び後側部分を含み、前記前側部
分及び中間部分は前記【]−ゾ形混合器より半径方向内
側に隔たり、前記外側の面の後側部分は中間部分から後
向きに半径方向内向きに傾斜し、前記中間部分には円周
方向に相隔たる複数個の病があり、各々の溝は中間部分
の基準面から半径プ)面内向きに伸びると共に前記中間
部分を略軸lj向に伸びているターボファン・」−ンシ
ン。 3)特許請求の範囲2)に記載した排気ビンターボディ
に於て、前記環状部材の外側の面の中間部分が軸方向に
細長い複数個の稜部を持ち、各々の稜部は隣接した溝の
間に配置されてぃ−C前記中間部分の基準面から半径方
向外向きに伸び、各々の溝が前記]二1−ブ形混合器の
夫々1つの高温シュー1へに向い合い、各々の稜部が前
記[1−ブ形混合器の人々1つの低温シュー1−に向い
合っている排気センターボディ。 4)特Ht(請求の範囲3)に記載し/j排気センター
ボディに於て、前記名及び稜部の外面及び前記高温シュ
ー1へ及び低温シュー1への内面がその間に高温シ1−
1〜流れ区域を構成し、該流れ区域は、前記環状部材の
中間部分の基準面に対しC構成される高温シュート流れ
区域ど略等しい排気ビンターボディ。 5)特許請求の範囲1)又は2〉に記載した排気センタ
ーボディに於て、前記環状部材の外側の面の中間部分が
@h向に細長い複数個の稜部を持ら、各々の稜部が隣接
した溝の間に配置され(−いC前記中間部分の基準面か
ら半径り面外向きに伸び−Cいる排気ビンターボディ。 6)特許請求の範囲5)に記載した排気ビンターボディ
に於て、各々の満及び稜部が前記外側の面の前側部分及
び後側部分まで軸方向に伸びて、各々の溝及び稜部の半
径方向延長部の大きさが実質的にゼロになる様な領域を
合流して、前記外側の面で前記溝及び稜部の前側及び後
側部分を空気力学的に合流さける様にした排気ビンター
ボディ。 7)特許請求の範囲1)又は2)に記載したIJト気ヒ
ンターボディに於て、前記外側の面の前側部分が前記外
側の面の中間部分から前向きに半径ノブ向内向きに傾斜
している排気センターボディ。 8)特許請求の範囲5)に記載した排気ビンターボディ
に於C1各々の稜部がその外面及び前記基準面の間に稜
形断市区域を構成し、各々の満がその外面及び前記基準
面の間に溝形断面区域を構成し、前記積形断面区域が溝
形断面区域と等しい排気ビンターボディ。 9)■」ア・十ンジン、フッフン空気側路ダク1へ及び
ファン側路空気を]ア・エンジンの燃焼ガスと混合りる
11−ゾ形混合器を含む混合流ターボファン・十′ンジ
ンに用いる排気センターボディに於(、当該部月の縦軸
線の周りに同軸に配置された半径プ)内外側の面を持つ
環状部材を有し、前記外側の面は前記1」−ブ形混合器
から半径方向内側に隔たる様に作用−リ−る中間部分を
持つと共に、前記111−ブ形混合器と協働して該ロー
ブ形混合器の混合効果を高める手段を含んでいる排気ビ
ンターボデイ。 10 )特許請求の範囲9)に記載した排気ビンターボ
ディに於て、前記外側の面の中間部分に配置された円周
方向に相隔たる複数個の変形部を含み、該変形部は前記
縦軸線と略平行に整合している排気センターボディ。 11)特許請求の範囲10)に記載した排気ビンターボ
ディに於て、前記変形部が予定の深さまで半径方向内向
きに伸びる溝で構成されCいる111気センターボデイ
。 12、特許請求の範囲10)に記載した排気ビンターボ
ディに於て、前記変形部が半径グ)面内向きに伸びる溝
及び半径方向外向きに伸びる稜部C構成され、各々の稜
部が隣合った溝の間に配置されている排気センターボデ
ィ。 13 )−=Iア・コニンジン、ファン空気側路ダクト
並びにファン側路空気を」ア・エンジンの燃焼ガスと混
合リ−るローブ形混合器を含む混合流ターボッj・ン・
エンジンに用いる排気レンターボデーイに於て、当該部
Hの縦軸線の周りに同軸に配;1イさねた半径lJ向向
側側面を持つ環状部材をイjし、該外側の面は前記L】
−ブ形混合器から半径方向内側に隔たる様に作用Jる中
間部分を持lう、前記中間部分が円周ツノ向に相隔たる
複数個の渦を持ら、各々の1^1が中間部分の基準面か
ら半径方向内向きに伸びると共に中間部分を略軸方向に
伸び、前記中間部分が史に軸1ノ向に細長い複数個の稜
部を持ち、各々の稜部は隣合った溝の間に配置されCい
て前記中間部分の基準面から半径方向外向きに伸び、名
々の稜部がイの外面及び基準面の間に積形断面区域を構
成し、各々の潜がその外面及び基準面の間に渦形断面区
域を椙成し、−揃記稜形断面区域が溝形断面区域と等し
いn1気センターボデイ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US39732182A | 1982-07-12 | 1982-07-12 | |
US397321 | 1982-07-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5932655A true JPS5932655A (ja) | 1984-02-22 |
JPH0344220B2 JPH0344220B2 (ja) | 1991-07-05 |
Family
ID=23570739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58121729A Granted JPS5932655A (ja) | 1982-07-12 | 1983-07-06 | ターボファン・エンジン及び排気センターボディ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5932655A (ja) |
CA (1) | CA1209353A (ja) |
DE (1) | DE3324347A1 (ja) |
FR (1) | FR2529956B1 (ja) |
GB (1) | GB2123486B (ja) |
IT (1) | IT1168268B (ja) |
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-
1983
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