JPS6258001A - 空気制御手段 - Google Patents

空気制御手段

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JPS6258001A
JPS6258001A JP61079360A JP7936086A JPS6258001A JP S6258001 A JPS6258001 A JP S6258001A JP 61079360 A JP61079360 A JP 61079360A JP 7936086 A JP7936086 A JP 7936086A JP S6258001 A JPS6258001 A JP S6258001A
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JP
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platform
air
control means
air control
pitch
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JP61079360A
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English (en)
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ギャリー・クレイグ・ウォレンウェバー
ウヤング・ツェング
トーマス・ジョン・サリバン
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General Electric Co
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General Electric Co
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/084—Cooling 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
    • 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
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • 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
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • Y—GENERAL 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
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (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】 この発明は全般的にガスタービン機関の空気制御手段、
更に具体的に云えば、回転自在のエーロホイルのハブ領
域に空気を供給する手段に関する。
航空機に動力を供給する為に現在使うことが出来る２種
類のエンジンは、ターボファン・エンジンと、ターボプ
ロップ・エンジンである。両方のエンジンには動力発生
装置が共通にある。典型的には、この装置は流れに対し
て直列に、圧縮機部分、燃焼器及びタービン部分を含ん
でいる。圧縮機部分からの加圧空気を燃料と混合し、燃
焼器で燃焼して、高速ガス流を発生し、それがタービン
の中で膨張し、そこでエネルギを取出す。このエネルギ
の一部が圧縮機の動力として使われ、残りがファン又は
プロペラの動力となる。
圧縮機で行なわれる仕事の結果として、温度上昇が起る
が、機械内の最高温度は燃焼器及びタービン部分に於け
る温度である。これらの部品を冷却する為の加圧空気は
圧縮機、ファン・ダクトからとるのが典型的であり、又
はこの他の形として大気から吸込まれる。
大抵のターボファン又はプロペラ駆動の機関では、ファ
ン又はプロペラが一般的にコア・エンジンの前方にある
。この為、この様な用途では、この様な推進装置の羽根
のハブ構造が比較的温度の低い環境で動作し、ハブ構造
の冷却の必要性が避けられる。
然し、所謂「推進プロペラ機」形式では、コア・エンジ
ンの全般的に後方に推進装置部分を配置することが短ら
れている。
この様な形式では、推進装置の羽根がタービン及び燃焼
器にごく接近している為、成る飛行状態では、羽根のハ
ブ構造が比較的高い熱負荷を受けることがある。
ハブ領域に於ける空気温度は飛行状態に応じて変わる。
例えば、離陸の時の様に比較的大きな動力需要を持つ期
間の間、タービン及び燃焼器の温度が上昇し、羽根のハ
ブ構造の温度が一層高くなる。軽量でコスト効果のある
材料及び可変ピッチの羽根のハブ構造は、温度限界が比
較的低い場合が多い。この為、この様な大きな動力を必
要と・する離陸状態の間、このハブ構造の冷却が必要に
な。
ることかある。これと対照的に、定常状態の巡航運転状
態の間、温度は低いレベルで安定化し、冷却を必要とし
ないことがある。どんな冷却装置も、それを使えば、そ
れに伴って性能に負担を生ずるから、必要な時だけ冷却
を働かせることに関心が持たれる。この為、この様な羽
根のハブ領域に対する冷却空気量を自動的に変える手段
が望まれる。
この発明では、可変ピッチの回転自在のエーロホイル及
びエーロホイルのピッチを変更する手段を持つガスター
ビン機関に使う為の空気制御手段を提案する。空気制御
手段がエーロホイルの半径方向内側端に固着した台部を
有する。この台部は全体的に回転自在の環状面の上に配
置されており、この面が外側空間及び内側空間を定める
。第１の位置にある時、台部の縁部分が実質的に面と同
形である。第２の位置にある時、縁部分が面から半径方
向外向きに変位し、外側空間及び内側空間の間で流体の
連通が起るようにする。
この発明は可変ピッチの回転自在のエーロホイルを持っ
ていて、それに対してエーロホイルを位置ぎめした回転
自在の環状面を通る空気の流れを制御したいとする、あ
らゆるガスタービン機関に使うことが出来る。例として
、回転するナセル上のプロペラ羽根の場合についてこの
発明を説明する。
推進プロペラ機用のターボプロップ・エンジン１０が第
１図に示されている。この実施例は反対廻りのプロペラ
羽根１２．１４を示しており、二未らの羽根が夫々反対
廻りの面又はナセル１６゜１８に対して位置ぎめされて
いて、反対廻りのタービン２２．２４に接続されている
。以下の説明から、この発明が１段の推進羽根を持つガ
スタービン機関にも同じ様に用いることが出来ることが
理解されよう。反対廻りの形式を説明するのは、単なる
例としてである。
エンジン１０が燃焼ガスを発生するのに役立つガス発生
器２０を含み、この燃焼ガスが反対廻りのタービン２２
．２４を回転させる。各々のタービン２２，２４が夫々
回転自在の環状面１６，１８に接続されている。
各々の羽根１２．１４は、あらゆる運転段階の間、エン
ジンの性能を改筈する様に、そのピッチを変える手段を
持っている。第２図及び第３図に、エンジン１０の巡航
状態用にピッチを定めた羽根１２に設けられた空気制御
手段が詳しく示されている。全体的に円板形の台部２６
が、面１６．１８の一部分又は成る領域を形成する羽根
軸部２８により、羽根１２に固着されている。この為、
半径方向の軸線５０の周りに回転することによって羽根
１２がピッチを変える時、台部２６がそれと共に移動す
る。回転自在のエーロホイルのピッチを変える手段３０
は周知である。例えば、羽根１２のハブ構造３２にトル
クを加えて、必要な作動力を発生する機械的、流体式、
空気圧式又は電気的な手段を利用し得る。
第２図及び第３図は、回転自在の環状面１６内の開口２
７の中に全体的に位置ぎめされた台部を示している。面
１６が台部２６と共に外側空間及び内側空間３４．３６
を定める。空間３６内の温度は、一般的にタービン２２
に接近している為に高温である。例えば、タービン２２
は定常状態の巡航状態の時よりも、離陸状態の際に一層
高い温度で動作する。空間３６内の比較的高い温度と対
照的に、一般的に空間３４はずっと低い周囲温度である
。
この発明の空気制御手段は、羽根１２のピッチの設定状
態に応じて、ハブ構造３２に対して変化する量の冷却空
気を供給する。第２図及び第３図に示す様に、台部２６
は、半径方向に見た時、全体的に円形断面を持ち、回転
自在の環状面１６に対して位置ぎめされている。この第
１の位置にある時、台部２６は面１６と略同形である。
即ち、円周方向に見ると、台部２６の周縁の面は全体的
に面１６の輪郭に沿っている。第２図に示す実施例では
、面１６が全体的に円筒形である。然し、この発明は勾
配が直線的でない面及び円錐形の面にも同じ様に用いら
れる。
第４図及び第５図は、第２図及び第３図に示す様な空気
制御手段で台部２６が羽根１２のピッチの変更に伴って
回転して、台部２６の縁部分３８−を露出した場合を示
す。形状から判る様に、縁部分３８が面１６から半径方
向外側に変位し、その間に開口４０を作る。開口４０が
外側空間３４と内側空間３６の間で流体を連通させる。
この為、冷却空気４１が空間３６に入り、ハブ構造３２
を冷却することが出来る。
エンジン１０の定常状態の巡航用動力運転の際、羽根１
２のピッチは、台部２６及び縁部分３８が面１６と略同
形になる様になっている。エンジン１０の離陸用動力状
態では、羽根１２が第４図に示す一層平坦なピッチに設
定され、こうして縁部分３８を露出すると共に開口４０
を作る。この為、開口４０は、巡航状態の間は実質的に
閉じているが、エンジンの動作温度が最高である期間の
間、増加した冷却空気を利用することが出来る。
ナセル１６は矢印４２で示す方向に回転する。
この為、ナセル１６の回転による、ナセル１６に対する
空気の流れの方向が矢印４４で示される。
エンジン１０の前向きの移動による、ナセル１６上の空
気の方向は、矢印４３で示す様に、全体的に軸方向後向
きである。台部２６に対する空気の相対運動が矢印４６
、即ち矢印４３及び４４のベクトル和によって示されて
いる。このことから、開口４０が空気の方向４６に対し
て略前向きであることが明らかに判る。この向きにより
、利用し得る源の空気の全圧が上昇し、ハブ冷却用の空
気流量を増加することに寄与する。
第６図はこの発明の別の実施例を示しており、ディフュ
ーザ５０が台部２６の下側に取付けられていて、内側空
間３６に入り込んでいる。ディフューザが開口４０を通
る空気の静圧を高める。こうして、空間３６及び５２内
の空気の静圧が空間３４内の静圧を超える。これは、開
口４０を通る逆流を防止して、空間３６に空気を送込む
筈である。
別の実施例として、ディフューザ５０は面１６に取付け
ることが出来る。これは、第６図に示す半径方向に対し
て法線の角度で膨張が起る様な形にしてもよい。
第７図は、例えば成る高度の定常状態の巡航時のエンジ
ンの運転中の様に、開０．４０が閉じている時の羽根の
ハブ領域３２の図である。
゛当業者であれば、この発明が二＼に図示し且つ説明し
た特定の実施例に制限されないことは明らかであろう。
この発明はプロペラ又はファン形の推進羽根に対する空
気制御手段にも制限されない。
むしろこの発明はあらゆる可変ピッチの回転自在の二一
口ホイルに対する空気制御手段に同じ様に用いることが
出来る。
図面に示した寸法、割合及び構造関係が例にすぎないこ
と、並びにこれらの例がこの発明の空気制御手段で使わ
れる実際の寸法、割合又は構造関係であると解してはな
らないことを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明を実施した１形式の推進プロペラ機用
のターボプロップ・エンジンの図、第２図は第１図に示
す回転するナセル及び羽根の斜視図で、羽根は粗ピツチ
に設定されている。第３図は第２図に示す羽根のハブ領
域の図、第４図は羽根を平坦ピッチに設定した時の第２
図と同様な斜視図、第５図は第４図に示した羽根のハブ
領域の図、第６図はこの発明の別の実施例の羽根を、第
４図の線６−６で切ったハブ領域の断面図、第７図は第
６図に示す羽根のハブ領域を第２図の線７−７で切った
断面図である。 主な符号の説明 １２．１４：羽根 １６．１８：ナセル ２６二台部 ２７：開口 ３４；外側空間 ３６：内側空間 ４０：開口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）可変ピッチの推進羽根を持つと共に該羽根のピッチ
    を変える手段を持つガスタービン機関に用いる空気制御
    手段に於て、前記推進羽根の半径方向内側端に固着した
    台部を有し、該台部は回転自在の環状面に設けられた第
    １の開口内に全体として配置されており、前記台部及び
    前記面が外側及び内側空間を構成していて、前記機関の
    定常状態の高度巡航動力運転に対する推進羽根のピッチ
    に対応する第１の位置にある時、前記台部が実質的に前
    記面と同形であり、前記機関の離陸用動力運転に対する
    推進羽根のピッチに対応する第２の位置では、前記台部
    の縁部分が前記面から半径方向外向きに変位して、前記
    外側空間からの空気が前記内側空間に流れることが出来
    る様にし、前記縁部分及び前記面の間に第２の開口が構
    成され、該第２の開口は前記第１の位置では実質的に閉
    じ且つ前記第２の位置では開いている空気制御手段。 ２）請求の範囲１）に記載した空気制御手段に於て、前
    記第２の位置に於ける前記第２の開口が空気の相対的な
    移動に対して実質的に前向きである空気制御手段。 ３）特許請求の範囲１）に記載した空気制御手段に於て
    、前記第２の開口を通る空気の静圧を高めるディフュー
    ザを有する空気制御手段。 ４）請求の範囲３）に記載した空気制御手段に於て、前
    記ディフューザが前記台部に取付けられていて前記内側
    空間に入り込む空気制御手段。
JP61079360A 1985-09-05 1986-04-08 空気制御手段 Pending JPS6258001A (ja)

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US773514 1985-09-05
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JPS6258001A true JPS6258001A (ja) 1987-03-13

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JP61079360A Pending JPS6258001A (ja) 1985-09-05 1986-04-08 空気制御手段

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DE (1) DE3611804A1 (ja)
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GB (1) GB2180009B (ja)
IT (1) IT1204307B (ja)

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