JPS60228731A - 空気制御装置 - Google Patents

空気制御装置

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JPS60228731A
JPS60228731A JP60038957A JP3895785A JPS60228731A JP S60228731 A JPS60228731 A JP S60228731A JP 60038957 A JP60038957 A JP 60038957A JP 3895785 A JP3895785 A JP 3895785A JP S60228731 A JPS60228731 A JP S60228731A
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air
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vane
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pitch
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JP60038957A
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JPH0585736B2 (ja
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ゲーリー・クレイグ・ウオーレンウイーバー
ウー・ヤン・ツエン
トーマス・ジヨン・スリバン
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/084Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades the fluid circulating at the periphery of a multistage rotor, e.g. of drum type
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Ventilation (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】 本発明は広義にはガスタービンエンジン用の空気制御装
置に関し、さらに詳しくは回転可能なエアーホイル(a
irfoil )のハブ領域に空気を供給する装置に関
する。
発 明 の 背 景 航空機の動力源として現在入手できる2型式゛のエンジ
ンに、ターボファンエンジンとターボプロップエンジン
がある。動力発生装置は両エンジンに共通である。この
動力発生装置は、典型的には、圧縮機部、燃焼器および
タービン部を直流流れ関係で備える。圧縮機部からの加
圧空気を燃焼器内で燃料と混合し、燃焼して高速ガス流
を生成し、この高速ガス流がタービンを通って膨張する
間にタービンでエネルギーを抽出する。このエネルギー
の一部を圧縮機用の動力として用い、残りのエネルギー
でファンまたはプロペラを駆動する。
圧縮機で行われる仕事の結果として温度の上昇が起るが
、エンジン内の最高温度は燃焼器およびタービン部内で
生じる。これらの構成要素を冷却するための加圧空気は
代表的には圧縮機かファンタクトから得られるか、さも
なければ外気から引き込む。
はとんどのターボファンまたはプロペラ駆動エンジンで
は、ファンまたはプロペラをコアエンジンより大体前方
に配置している。従って、このような形式では、プロバ
ルサ(Bopulsor )の羽根のハブ構造は比較的
低温の環境内で作動され、ハブ構造の冷却の必要がない
しかし、いわゆる[ブツシャJ’ (pusher)形
式では、プロバルサ部をコアエンジンよりぼく後方に配
置することが知られている。例えば、米国特許出願第4
37.923号に、ターボファンおよびプロペラ駆動エ
ンジン両方に適当な新しい「ブツシャ」形式のものが開
示されている。このような形式ではプロバルサ羽根がタ
ービンおよび燃焼器に近接しているので、羽根のハブ4
i14iが飛行条件によっては比較的高い熱負荷を受け
る。
ハブ領域内の空気の温度は飛行条件に応じて変わる。例
えば、離陸時のような動力要求が比較的大きい期間には
、タービンおよび燃焼器の湿度が高くなり、その結果羽
根のハブ構造の温度も高くなる。軽量で低コストの材料
の可変ピッチ羽根のハブ構造はその温度限界が比較的低
いことが多い。
従って、離陸時のような高動力状態の間はこのハブ構造
を冷却する必要がある。対照的に、定常状態巡航運転状
態の間は、温度が比較的低いレベルに安定化し、冷却は
不要である。どんな冷却システムでもその使用に伴なっ
て性能を低下させる欠点があるので、冷却を必要なとき
だけ行うのが有利である。従って、このような羽根のハ
ブ領域への冷却空気の量を自動的に変える装置が望まし
い。
明 の 目 的 本発明の目的は、新しい改良された空気制御装置を提供
することにある。
本発明の別の目的は、プロバルサ羽根のハブ構造を冷却
する新しい改良された装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、プロバルサ羽根のハブ領域への冷
却空気の量を自動的に変える装置を提供することにある
D の 約 本発明は、可変ビッヂの回転可能なエアーホイルおよび
エアーホイルのピッチを変える手段を有するガスタービ
ンエンジンに用いるのに適当な空気制御装置を提供する
。空気制御装置は、エアーホイルの半径方向内側端部に
固定されたプラットホームを備える。プラットホームは
、外側空間と内側空間とを隔てる回転可能な環状の表面
内にはイ装置されている。第1位置では、プラットホー
ムの端縁部分が表面に実質的に合致する。第2位置では
、プラットホームの端縁部分が表面から半径方向外向き
にずれて、上記外側空間と内側空間との間を流体連通さ
せる。
体的実施 の説明 本発明は、エアーホイルが配置されている回転可能な環
状表面を通る空気流を制御することが望ましいような、
可変ピッチの回転可能なエアーホイルを有するあらゆる
ガスタービンエンジンに適用できる。具体的に例示する
ために、本発明を回転ナセル上のプロペラ羽根に適用し
た場合について説明する。
第1図にブツシャ形式のターボプロップエンジン10を
示す。図示の実施例では、互いに逆回転するプロペラ羽
根12および14が、それぞれ互いに逆回転する表面ま
たはナセル16および18に対して配置され、互いに逆
回転するタービン22および24に連結されている。以
下の説明から明らかになるように、本発明は単一段のプ
ロバルサ羽根のみを有するガスタービンエンジンについ
、 でも等しく成り立つ。上記の二重反転(count
errotatino)形構造は一例として示しただけ
である。
エンジン10はガス発生器20を含み、このガス発生器
20は互いに逆回転するタービン22および24を駆動
するための燃焼ガスを発生する作用をなす。各タービン
22および24はそれぞれ回転可能な環状の表面16お
よび18に連結されている。
各羽根12および14は、すべての運転段階でエンジン
性能を向上するように羽根のピッチを変える手段を有す
る。第2図および第3図は空気制御装置の詳細を示し、
これらの図では羽根12がエンジン10の巡航状態に合
ったピッチに設定されている。大体ディスク形状のプラ
ットホーム26が羽根シャンク28により羽根12に固
定されて、表面16の一部分または一領域を形成する。
従って、羽根12を半径方向軸線5oのまわりに回転す
ることによりそのピッチを変えると、それにつれてプラ
ットホーム26も動く。回転可能なエアーホイル(すな
わち羽根)のピッチを変える手段30は当業界でよく知
られている。羽根12のハブ構造32にトルクを与えて
必要な作動力を得るのに、例えば機械的、油圧式、空圧
式または電気的手段を利用できる。
第2図および第3図では、プラットホーム26が大体、
回転可能な環状の表面16内に位置するとして図示しで
ある。表面16はプラットホーム26と共に外側空間3
4と内側空間36とを隔てる。内側空間36内の温度は
通常タービン22に近いので高い。外側空間34内の温
度はエンジン10の運転状態に応じて変わる。例えば、
タービン22の運転温度は離陸時の状態の方が定常状態
巡航運転中よりも高い。空間36の温度が相対的に高い
のとは対照的に、外側空間34は一般にそれよりはるか
に低い周囲温度にある。
本発明の空気制御装置は、羽根12のピッチ設定値に応
じてハブ構造32に送る冷却空気の優を変える。第2図
および第3図に示すように、プラットホーム26は半径
方向に見るとは寸円形の断面をもち、回転可能な環状表
面16に対して配置されている。図示のこの第1位置で
は、プラットホーム26は表面16とはイ合致している
。従って、円周方向において、プラットホーム26の外
周の表面は表面16の輪郭には寸追従する。第2図に示
す実施例では表面16かは寸円筒状である。
しかし、本発明は円錐面にもまた非直線的に傾斜した面
にも等しく適用できる。
第4図および第5図は、第2図および第3図に示した空
気制御装置の別の状態を示すもので、羽根12のピッチ
の変更に伴ってプラットホーム26が回転してその端縁
部分38が露出した状態を示す。図から明らかなように
、プラットホーム26の端縁部分38が表面16から半
径方向外向きにずれて、両者間に開口40が形成される
。このため開口40を通して外側空間34と内側空間3
6との間の流体連通が可能になる。これにより冷却空気
41が内側空間36に入り、ハブ構造32を冷却する。
巡航中のようなエンジン10の定常状態運転下では、羽
根12のピッチを、プラットホーム26およびその端縁
部分38が表面16にはイ合致づるように設定する。エ
ンジン10の高出力運転中には、羽根12を第4図に示
すように比較的平たくなるようなピッチに設定し、これ
により端縁部分38を露出させて開口40を形成する。
このように、開口40は巡航状態でははイ閉じられてい
るが、エンジン運転温度がもつとも高い期間には十分な
量の冷却空気を通す。
ナセルすなわち表面16は矢印42で示した方向に回転
する。従って、ナセル(16)の回転によるナセルに対
する相対的な空気流の方向は矢印44で表わすことがで
きる。エンジン10が前方へ進むことによりナセル(1
6)上を流れる空気の方向は、矢印43で示す通りはく
軸線方向後方である。プラットホーム26に対する空気
の相対的な移動方向は、矢印43と44のベクトル和と
して矢印46で示される。上述したところから、開口4
0が空気の方向46に対してはイ正面向きであることが
明らかである。このように配向することにより、利用で
きる供給空気圧力を増加して、ハブ構造冷却用の空気流
量を増加する。
当業者に明らかなように、本発明はこ1で説明し図示し
た特定の実施例に限定されない。本発明はまたプロペラ
羽根またはファン羽根のようなプロバルサ羽根に用いる
空気制御装置に限定されない。本発明は、あらゆる可変
ピッチの回転可能なエアーホイル用の空気制御装置に等
しく適用できる。
図面に示した寸法および比例構造関係は例示としてのみ
示してあり、これらの図示例を本発明の空気制御装置に
用いる実際の寸法もしくは比例構造関係として受けとる
べきではない。
本発明は特許請求の範囲によって限定され、その範囲か
ら逸脱しない限りでさまざまな変更、改変が可能であり
、全面的または部分的均等物を採用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用するブツシャ形式のターボプロッ
プエンジンの1例を一部破断して示す側面図、 第2図は羽根を大きいピッチに設定した状態を示す第1
図に示した回転ナセルおよび羽根の斜視図、 第3図は第2図に示した羽根のハブ領域の側面図、 第4図は羽根を小さいピッチに設定した状態を示す第2
図と同様の斜視図、そして 第5図は第4図に示した羽根のハブ領域の側面図である
。 12.14・・・羽根、16.18・・・表面(ナセル
)、22.24・・・タービン、26・・・プラットホ
ーム、30・・・ピッチを変える手段、32・・・ハブ
構造、34・・・外側空間、36・・・内側空間、38
・・・端縁部分、40・・・開 口。 特許出願人

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可変ピッチの回転可能なエアーホイルおよびこの
    エアーホイルのピッチを変える手段を有するガスタービ
    ンエンジンにおいて、 上記エアーホイルの半径方向内端に固定されたプラット
    ホームを有し、 このプラットホームが外側空間と内側空間とを隔てる回
    転可能な環状の表面内にはイ装置されていて、第1位置
    ではプラットホームの端縁部分が上記表面に実質的に合
    致し、第2位置ではプラットホームの端縁部分が上記表
    面から半径方向外向きにずれて上記外側空間と内側空間
    との間を流体連通させることを特徴とする空気制御装置
  2. (2)上記エアーホイルがプロバルサ羽根であり、上記
    第1位置がエンジンの定常状態運転での羽根ピッチに実
    質的に対応する特許請求の範囲第1項記載の空気制御装
    置。
  3. (3)上記端縁部分と環状の表面が両者間に開口を形成
    し、この開口が上記第1位置で実質的に閉じられ、上記
    第2位置で開く特許請求の範囲第1項記載の空気制御装
    置。
  4. (4)上記エアーホイルがプロバルサ羽根であり、上記
    第2位置がエンジンの高出力運転での羽根ピッチに実質
    的に対応する特許請求の範囲第3項記載の空気制御装置
  5. (5)可変ピッチの回転可能なエアーボイルおよびこの
    エアーホイルのピッチを変える手段を有するガスタービ
    ンエンジンにおいて、 上記エアーホイルの半径方向内端に固定されたプラット
    ホームを有し、 このプラットホームが外側空間と内側空間とを隔てる回
    転可能な環状の表面内には寸装置されていて、第1位置
    ではプラットホームが上記表面に実質的に合致し、第2
    の位置ではプラットホームの端縁部分が上記表面から半
    径方向外向きにずれて空気を上記外側空間から上記内側
    空間へ流れさせることを特徴とする空気制御装置。
  6. (6)上記エアーホイルがプロバルサ羽根であり、上記
    端縁部分と環状の表面が両者間に開口を形成し、この開
    口が上記第1位置で実質的に閉じられ、上記第2位置で
    開く特許請求の範囲第5項記載の空気制御装置。
  7. (7)上記開口が、上記第2位置で、空気の相対的な移
    動方向に対して実質的に正面向きである特許請求の範囲
    第6項記載の空気制御装置。
JP60038957A 1984-03-02 1985-03-01 空気制御装置 Granted JPS60228731A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US58582084A 1984-03-02 1984-03-02
US585820 1984-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60228731A true JPS60228731A (ja) 1985-11-14
JPH0585736B2 JPH0585736B2 (ja) 1993-12-08

Family

ID=24343091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60038957A Granted JPS60228731A (ja) 1984-03-02 1985-03-01 空気制御装置

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JP (1) JPS60228731A (ja)
CA (1) CA1233125A (ja)
DE (1) DE3507036A1 (ja)
FR (1) FR2560639B1 (ja)
GB (1) GB2155114B (ja)
IT (1) IT1183454B (ja)
SE (1) SE458544B (ja)

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GB8505194D0 (en) 1985-04-03
GB2155114A (en) 1985-09-18
IT8519738A0 (it) 1985-03-01
SE458544B (sv) 1989-04-10
DE3507036A1 (de) 1985-09-12
SE8500989L (sv) 1985-09-03
CA1233125A (en) 1988-02-23
FR2560639A1 (fr) 1985-09-06
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SE8500989D0 (sv) 1985-02-28
JPH0585736B2 (ja) 1993-12-08
FR2560639B1 (fr) 1988-12-02
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