JPS63285248A - 航空機のガスタービンエンジン用排気ノズル - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、ガスタービンエンジン用排気ノズルに係り、
更に詳細にはノズルの作動状態に応じてノズルの二者択
一的な部材向れかへ冷却空気を導く装置に係る。

従来の技術 二次元型先細／末広可変面積排気ノズルは垂直離着陸航
空機（ＶＴＯＬ）や短距離離着陸航空機（ＳＴＯＬ）に
於てエンジンの運転状態を最適化するための複数個の可
動のベーンを含む逆転ベーン装置と組合され得るもので
ある。特定のノズル組立体に組込まれている種々の部材
の寿命を改善すべく、一般に高温の排気ガス流と接触す
る部材の内部へ冷却空気が導かれる。冷却空気はエンジ
ンの圧縮機セクションより取出され、冷却されるべき部
材へ導かれる。従ってかかる冷却を行うに要する量の冷
却空気によりエンジンの効率が低下される。エンジンの
運転状態を最適化すべく、ノズルの作動状態に応じて冷
却空気の流量を増減する可変流量型又はオン−オフ型の
流量制御装置が使用されている。例えば米国特許第４．
０９８．０７６号に於ては、二次元型排気ノズルのため
の冷却空気取扱い装置であって、幾つかの弁及び関連す
る制御機構を含む冷却空気取扱い装置が開示されている
。勿論冷却装置が複雑になればなるほど、ノズル組立体
の重量が増大する。

二次元型先細／末広推力方向制御式排気ノズルに於ては
、前方推力作動時には隔離弁により排気ガス流より隔離
される逆転ベーン装置が一般に含まれている。隔離弁は
排気ガス流に接触した状態にあるので、その作動寿命を
長くするために冷却が行なわれるようになっている。前
方推力より逆推力への過渡段階に於ては、隔離弁が開弁
じ、これにより排気ガス流が逆転ベーン近接通路へ流入
し、これにより逆転ベーン装置へ向けて流る。従って逆
推力運転時には冷却空気は逆転ベーン近接通路の壁へよ
り一層適正に導かれる。逆転ベーン装置には冷却空気が
必要であるが、隔離弁には冷却空気は必要でないので、
冷却空気が前方推力運転中に隔離弁へ向けて流る状態よ
り逆推力運転時の逆転ベーン装置へ向けて流る状態に冷
却空気を導く流れ偏向装置が使用されることがある。か
かる流れ偏向装置は冷却効率を出来るだけ向上させ、ま
たエンジンの運転状態を最適化し、しかもノズルの複雑
さや重量を出来るだけ低減するものでなければならない
。

本発明によれば、航空機のガスタービンエンジン用排気
ノズルは冷却空気を受ける供給ダクトであって内部に互
いに対向して配置された第一の静止シール及び第二の静
止シールを含む供給ダクトと、推力の方向の変更に応答
して運動可能であり内部に冷却空気通路を含む第一の部
材と、ダクトを第二の部材と連通接続し第二の部材へ冷
却空気を導く導管手段と、第一の部材の位置に応じて第
一の部材又は第二の部材の何れかへ冷却空気を選択的に
導く流れ偏向装置とを含んでいる。

本発明の一つの実施例に於ては、アーム組立体はアウタ
フラップと、インナフラップと、アウタフラップとイン
ナフラップとの間に配置され枢着された浮動フラップと
を有する枢動可能なアームを含んでいる。インナフラッ
プ及びアウタフラップは共通のヒンジの周りに相互に独
立して枢動可能であり、浮動フラップはインナフラップ
の外端に取付けられた第二のヒンジの周りに枢動可能で
ある。またインナフラップはアウタフラップに設けられ
たラグ近接孔を貫通して延在するラグを含んでいる。ラ
グは第一の部材によって係合されることによりインナフ
ラップを駆動してこれを第一のシールに接触させるよう
になっている。同様にアウタフラップは第一の部材と接
触することに応答して運動し、これにより第二のシール
と接触し得るようになっている。浮動フラップはフラッ
プの運動中に冷却空気がラグ近接孔を経て漏洩すること
を防止すべく摺動によってアウタフラップに係合するよ
うになっている。

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。

発明を実施するための最良の形態 例示の目的で、ガスタービンエンジンにより推進駆動さ
れる航空機に一般に組込まれる二次元型排気ノズルにつ
いて説明する。かかるノズルは矩形の静止側壁を含み、
それらの側壁の間に互いに対向して矩形の運動可能なフ
ラップが配置されている。ノズルには種々の駆動装置や
他の構造体が組込まれているが、簡略化の目的で重要で
はない構成要素についての詳細な説明は省略する。ガス
タービンにより推進駆動される航空機のための排気ノズ
ルは高温の排気ガス流に接触することがある可動部材及
び静止部材を含んでおり、このことによりエンジンを効
率的に運転させるためには冷却が必要である。

第１図に於て、図には示されていない排気ノズルは冷却
空気２を導く冷却空気供給ダクト１を含んでいる。一般
に冷却空気は加圧された比較的低温の空気の容易な供給
源であるガスタービンエンジンの圧縮機セクションより
取出される。ダクト１は実質的に矩形の断面形状を有し
、肩部４を有する外壁３と内壁５とを有している。内壁
５上にはインナ静止シール６が装着されていおり、該シ
ールは振動によりそれがチャタリングを生じることを防
止するばねダンパ７を含んでいる。ダクト１内には流れ
偏向装置８が配置されており、該流れ偏向装置は冷却空
気２を第一の部材９又は導管１０の何れかへ選択的に導
くようになっている。

説明の目的で、第一の部材９はガイドノーズ１２を有す
るカム壁１１とシールの外端１４．を有する弧状壁１３
とを含む隔離弁を含むものとする。冷却通路１５が隔離
弁９を経て冷却空気を導くようになっている。前方推力
運転時には高温の排気ガス流１６がダクトの外壁３及び
隔離弁の弧状壁１３上を通過する。隔離弁は高温の排気
ガス流が逆転ベーン近接通路１７へ流入することを阻止
する。

更に第１図に於て、流れ偏向装置８はベース２０により
近接通路の側壁２１に固定された第一のヒンジ１９の周
りに枢動可能なアーム組立体１８を含んでいる。側壁２
１は導管１０の一部を構成しており、これにより高温の
ガス流と低温の冷却空気流との間の境界を郭定している
。アーム組立体１８は実質的に矩形のインナフラップ２
２と実質的に矩形のアウタフラップ２３と、第二のヒン
ジ２５の周りに枢動する浮動フラップ２４とを含んでい
る。インナフラップ２２及びアウタフラップ２３はヒン
ジ１９の周りに相互に独立して枢動可能であり、従って
それぞれインナ静止シール６及び肩部４と選択的に接触
することができる。インナフラップ２２にはラグ２６が
固定的に取付けられており、該ラグはカム壁１１に係合
し得るようアウタフラップ２３に設けられたラグ近接孔
２７を貫通して突出している。図示の実施例に於ては一
つのラグしか設けられていないが、複数個のラグが使用
されてもよい。

第１図乃至第３図には、本発明による冷却空気のための
流れ偏向装置の一つの実施例について一連の典型的な作
動状態が図示されている。第１図に於て、冷却空気は冷
却空気供給ダクト１へ流入する。通常の前方推力運転時
には、逆転ベーン装置は隔離弁９により高温の排気ガス
流１６より隔離される。従って冷却空気は隔離弁の熱疲
労を防止しその有効寿命を長くすべく隔離弁の冷却通路
１５内へ偏向される。隔離弁が図示の遮断位置にある場
合には、シールの外端１４は肩部４にシール係合する。

ガイドノーズ１２はアウタフラップ２３に係合し、これ
により冷却空気が通路１５内へ導かれる。シールの外端
１４は肩部４に係合し、これにより排気ガスが冷却通路
１５へ流入することが阻止される。これと同時にカム壁
１１はラグ２６に係合し、インナフラップ２２を静止シ
ール６にシール係合させ、これにより冷却空気の流れが
導管１０へ流入することが阻止される。かくして冷却空
気は流れ偏向装置８により冷却通路１５を経て導かれ、
導管１０が確実にシールされる。

第２図に於ては、流れ偏向装置は推力の方向変更が行わ
れる中間段階にて示されている。排気ノズルの作動状態
が推力の逆転を行うべく変更される際にはまず隔離弁９
が後退し、これによりガイドノーズ１２が後退する。次
いでアウタフラップ２３がこれに対応して肩部４に近づ
き、通路１５への冷却空気の流量を低減する。しかしそ
の場合にもラグ２６がカム壁１１に係合した状態にある
ので、インナフラップ２２がインナ静止シール６より離
脱することが阻止される。アウタフラップ２３が後退す
ると浮動フラップ２４がヒンジ２５の周りに枢動し、イ
ンナフラップとアウタフラップとの間の間隙をシールし
、摺動によってアウタフラップ２３に係合し、これによ
り冷却空気がラグ近接孔２７を経て漏出することが阻止
される。

かかる過渡段階に於ては、冷却空気の一部が排気ガス流
中へ漏出する。

第３図に於ては、ノズルは逆推力運転状態にて図示され
ている。隔離弁が流れ偏向装置８より完全に離脱すると
、アウタフラップ２３は肩部４に係合し、これによりこ
れらの間を経て冷却空気が流れることが阻止される。同
様に隔離弁が後退すると、ラグ２６がカム壁１１より離
脱し、これによりインナフラップ２２がインナ静止シー
ル６より離脱し、浮動フラップ２４がアウタフラップ２
３に密着する。これにより冷却空気は導管１０を流れる
よう偏向される。この場合冷却空気はインナフラップ、
アウタフラップ、及び浮動フラップに対し弁の振動やガ
スの漏洩を防止するに十分な圧力荷重を与え、また逆推
力運転状態より前方推力運転状態への過渡段階に於ては
、上述の順序が逆転され、流れ偏向装置は冷却空気が導
管１０内へ流れる状態より隔離弁の冷却通路１５内へ流
れる状態に冷却空気の流れ方向を選択的に変更する。

本発明による流れ偏向装置によれば、追加の駆動装置を
必要とすることなくノズルの作動状態の変化に応じて単
純にして信頼性のある冷却空気の流れ方向の制御が自動
的に行われる。またノズルの重量やノズルの複雑さを増
大することなく最適の冷却効率が達成される。更に以上
に於ては導管と隔離弁の何れかへ二者択一的に選択的に
冷却空気の流れを導く流れ偏向装置について本発明を説
明したが、かかる流れ偏向装置はノズルの作動状態に応
じて加熱されることがある何れかの部材へ選択的に冷却
空気を偏向させるべく排気ノズルの他の領域に設けられ
てもよいことが理解されよう。

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他の種々の実施例が可能である
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図は冷却空気を可動の部材へ偏向させる前方推力運
転状態にある本発明による排気ノズルを示す解重である
。 第２図は前方推力運転時より逆推力運転状態への過渡段
階に於ける流れ偏向装置を示す解重である。 第３図は逆推力運転状態にある流れ偏向装置を示す解重
である。 １・・・供給ダクト、２・・・冷却空気、３・・・外壁
、４・・・肩部、５・・・内壁、６・・・インナ静止シ
ール、７・・・ばねダンパ、８・・・流れ偏向装置、９
・・・第一の部材。 １０・・・導管、１１・・・カム壁、１２・・・ガイド
ノーズ。 １３・・・弧状壁、１４・・・シールの外端、１５・・
・冷却通路、１６・・・排気ガス流、１７・・・逆転ベ
ーン装置。 １８・・・アーム組立体、１９・・・第一のヒンジ、２
０・・・ベース、２１・・・側壁、２２・・・インナフ
ラップ。 ２３・・・アウタフラップ、２４・・・浮動フラップ、
２５・・・第二のヒンジ、２６・・・ラグ、２７・・・
ラグ近接孔 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ＦＩＧ、／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却空気を受ける供給ダクトであって内部に互いに対向
   して配置された第一の静止シール及び第二の静止シール
   を含む供給ダクトと、推力の方向に応答して運動可能で
   あり内部に冷却空気通路を有する第一の部材と、前記ダ
   クトを第二の部材と連通接続し前記第二の部材へ冷却空
   気を導く導管手段と、前記第一の部材の位置に応じて前
   記第一の部材又は前記導管手段へ冷却空気を選択的に導
   く流れ偏向装置とを含み、前記流れ偏向装置はアウタフ
   ラップと、インナフラップと、前記アウタフラップと前
   記インナフラップとの間に配置され枢着された浮動フラ
   ップとを有する枢動可能な、アーム組立体を含み、前記
   インナフラップ及び前記アウタフラップは共通のヒンジ
   の周りに相互に独立して枢動可能であり、前記浮動フラ
   ップは前記インナフラップの外端に取付けられた第二の
   ヒンジの周りに枢動可能であり、前記インナフラップは
   前記アウタフラップに設けられたラグ近接孔を貫通して
   延在するラグを含み、前記ラグは前記第一の部材によっ
   て接触されることにより前記インナフラップを駆動して
   これを前記第一のシールと係合させるようになっており
   、前記アウタフラップは前記第一の部材との接触を解除
   することに応答して運動することにより前記第二のシー
   ルと係合するようになっており、前記浮動フラップは前
   記インナフラップ及び前記アウタフラップが運動する間
   冷却空気が前記ラグ近接孔を経て漏洩することを防止す
   べく摺動によって前記アウタフラップと係合し得るよう
   構成された排気ノズル。