JPS6360222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＶ／STOL機用推力増大偏向装置に係
り、特にジエツト反力により垂直または矩形離の
滑走で離着陸するＶ／STOL機のタービンエンジ
ンの離着陸時における推力を増大させかつ偏向で
きるようにしたＶ／STOL機用推力増大偏向装置
に関する。

一般にＶ／STOL機は、垂直離着陸を可能にし
たVTOL機と滑走距離を短くしたSTOL機との性
能を兼備えたものとして知られており、離着陸か
ら前進飛行への遷移飛行において推力の方向を変
換するようになつている。このように巡航時に使
用するタービンエンジンの推力を揚力として離着
陸時にも利用する方式のＶ／STOL機において
は、その推力方向を偏向させるための装置が必要
となる。第１図は従来の推力偏向装置の構造の概
略を示したものであり、タービンエンジン１の後
方にはデフレクタ２が装備され、このデフレクタ
２は、位置を調節可能な複数枚のパネルによつて
構成され、タービンエンジン１から排出されるジ
エツト流の向きをほぼ直角下方へ偏向できるよう
になつている。

このような従来の推力偏向装置は、ジエツト流
を偏向させるときに推力損失を伴なうために離着
陸性能の低下を招来し、さらにデフレクタの内壁
面が高温のジエツト流にさらされるために、デフ
レクタのパネルを高価な耐熱材料で構成しなけれ
ばならず、また、場合によつては冷却装置を設け
ればならず、高価で重量も嵩むという問題があつ
た。

そこで、本発明の目的は、推力偏向に伴なう推
力の損失を２次空気流の導入により防ぐと共にデ
フレクタを冷却できるようにしたＶ／STOL機用
推力増大偏向装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明はハウジング
内に収容されたタービンエンジンからの排気をノ
ズルおよび排気通路を通して排気するようにした
Ｖ／STOL機において、上記ノズルはその流路横
断面の形状が円形断面から矩形断面へ変化するよ
うに構成され、この矩形のノズル口の近傍と外気
とを連通する２次空気導入路がハウジングに形成
され、この２次空気導入路の入口側には入口ドア
が設けられ、上記排気通路の頂壁には上面ライナ
が取付けられ、その先にはヒンジを介して中間ダ
クトがヒンジ結合され、この中間ダクトの先端部
の外側にはピボツト軸を中心として回動可能であ
つてタービンエンジンからのジエツト排気の噴出
方向を変換可能なデフレクタが設けられ、さら
に、このデフレクタの偏向した流路内にガイドベ
ーンを設けたことを特徴としたものである。

以下本発明によるＶ／STOL機用推力増大偏向
装置の実施例を第２図乃至第６図を参照して説明
する。

第２図および第３図は本発明の一実施例による
Ｖ／STOL機用推力増大偏向装置を示したもので
あり、第２図は垂直離着陸時の状態を示し、第３
図は巡航状態を示している。

第２図において、ハウジング１０内にはタービ
ンエンジン１１が設置され、このタービンエンジ
ン１１の出口側の流路は、その流路横断面形状が
円形断面から矩形断面へ変化するノズル１２とな
つている。このノズル孔１２の下流側には後方に
向つて開口した排気通路１３が連設されている。
また、上記ノズル孔１２の外側には、２次空気導
入路１４，１４が形成され、この２次空気導入路
１４は、ハウジング１０内に形成され、入口１４
ａが外側空間に開口すると共に、出口１４ｂは、
上記ノズル孔１２のノズル口縁に開口している。

しかして、上記２次空気導入路１４の入口１４
ａには、入口ドア１５が枢軸１６まわりを回動可
能に枢着され、この入口ドア１５はアクチエータ
１７により全開位置と全閉位置との間を動かされ
るようになつている。このアクチエータ１７とし
ては、油圧または空気圧シリンダ装置が好適であ
る。

上記排気通路１３は、通路の横断面がほぼ矩形
状であつて、その排気通路１３の頂壁１３ａには
上面ライナ１８が取付けられており、この上面ラ
イナ１８の先にはヒンジ１９を介して中間ダクト
２０がヒンジ結合されている。この中間ダクト２
０の先端部の外側には、ピボツト軸２１を中心と
して回動可能なデフレクタ２２が被嵌されてい
る。このデフレクタ２２は、セクタ状の側壁２２
ａと円筒の一部をなす外壁２２ｂとから構成さ
れ、外壁２２ｂが中間ダクト２１の上を乗り上げ
るように組合されている。そして、デフレクタ２
２は、アクチエータ２３の操作ロツド２４と結合
されていて繰作ロツド２４の伸縮動によつてピボ
ツト軸２１回りを枢動し、ジエツト流を偏向でき
るようになつている。デフレクタ２２が最も後方
へ突出した位置を第２図が示し、逆に最も後退し
た位置を第３図が示している。第３図に示した位
置において、上面ライナ１８と中間ダクト２０と
はくの字状に屈折され、デフレクタ２２がその外
側を被う位置まで後退され、この位置において排
気通路１３は出口側に向つて流路面積を漸減する
ようになつている。

一方、上記排気通路１３の出口端の下縁には偏
向フラツプ２５がピボツト軸２６まわりを枢動可
能に取付けられ、この偏向フラツプ２５はアクチ
エータ２７によつて傾動されるようになつてい
る。

本発明は上述したように構成されているから、
垂直離着陸時にはアクチエータ１７が駆動して入
口ドア１５，１５を全開して２次空気導入路１
４，１４を開放する。一方、アクチエータ２３の
操作ロツド２４が伸長し、デフレクタ２２をピボ
ツト軸２１回りに第２図に示した位置まで枢動さ
せると共に、アクチエータ２７を駆動して偏向フ
ラツプ５をほぼ垂直下方に下げる。このような状
態ではタービンエンジン１１から排出されるジエ
ツト流はノズル孔１２で加速されて排気通路１３
内に導かれ、デフレクタ２２によつて垂直下方へ
偏向される。この際、デフレクタ２２および偏向
フラツプ２５によつて構成される偏向流路は曲が
り方向に偏平なほぼ矩形状であり、このために排
気ロスを最小にとどめうる上に構造も簡素となる
利点をもつている。排気通路１３内の静圧は外気
の圧力よりも低くなるので、エゼクタ効果が働
き、２次空気導入路１４，１４を通して外気が２
次空気として排気通路１３内に導入される。前記
タービンエンジン１１からのジエツト流は、排気
通路１３内で混合され、運動量の伝達と冷却が行
われる。第２図においてはノズル孔１２の出口横
断面形状が偏平矩形となつているので、円形横断
面の場合よりもタービンエンジン１１からのジエ
ツト流と２次空気との接触面積が大きく、混合能
率が高く、エゼクタ効果が大きい。このようにし
て、２次空気を取り入れた分だけ排気流の運動量
が増加しているため、タービンエンジン１１単独
のジエツト推力よりも大きな推力を得ることがで
きる。また、タービンエンジン１１からの排気
は、２次空気の導入および混合により低温化され
ているので排気温度を低下させることができる。
したがつて、デフレクタ２２の温度上昇を抑える
ことができ、耐熱材料や冷却装置の簡素化あるい
は省略化を図ることができ、このことは航空機に
とつて重要な重量の軽減を図ることが可能とな
る。さらに、排気ガスの低温化は、離着陸地点の
滑走路、地面、甲板等を保護することになつて有
利である。

また、偏向フラツプ２５を設けることにより、
排気ジエツト流の拡散を防ぎ、さらに排気口の付
近に局所的渦が発生して推力偏向効率が減じるの
を防ぐことができる。

一方、本発明によるＶ／STOL機が巡航状態に
あるときには、第３図に示されたように、入口ド
ア１５，１５は全閉位置にあつて２次空気導入路
１４，１４は閉じられ、デフレクタ２２は、アク
チエータ２３を駆動して、最も後退した位置に動
かされている。この位置では上面ライナ１８と中
間ダクト２０とはくの字状に屈折され、デフレク
タ２２は外側に回り込み、排気通路１３は出口側
に向つて先細りの通路を構成している。また、偏
向フラツプ２５は、上方へはね上げられ適宜位置
で固定されている。

第４図は、第２図と同一構成部分に同一符号を
付して示した本発明の他の実施例を示したもので
あり、ノズル孔１２の途中に再熱装置としてのア
フターバーナ２８を設けた例であり、排気のエネ
ルギーを高め推力を増加できる。また、再熱を行
なう場合にはノズルスロート面積を拡大する必要
があるので、デフレクタ２２をデフレクタ２２ａ
と２２ｂとから構成し、上面ライナ１８をアクチ
エータ２９によつて可動させてノズルスロート面
積を可変とすることが望ましい。

さらに、第５図に示した実施例は、２つのデフ
レクタ２２Ａ，２２Ｂと偏向フラツプ２５とによ
つて閉成された偏向流路部にガイドベーン３０
Ａ，３０Ｂが設けられ、偏向部流路の内側での流
れの剥離を防止してデフレクタ角度に対する排気
偏向角度の追従性を向上すると共に流れの剥離に
伴なう推力損失を最小にとどめることができる。
ガイドベーン３０Ａ，３０Ｂは例えば第６図に示
したように歯車３１ａ，３１ｂでかみ合わされ、
ガイドベーン３０Ａがアクチエータ３２によつて
駆動されるようになつており、巡航時には、第７
図に示されたように、ガイドベーン３０Ａおよび
３０Ｂは折りたたまれ、上面ライナ１８との間に
ノズルスロートを形成する。ガイドベーン３０Ｂ
は、アクチエータ３２によつてガイドベーン３０
Ａが倒れるのと連動して前方へ折りたたまれ、偏
向フラツプ２５と共に滑らかな面を形成する。な
お、この例においても、アクチエータ２９を駆動
して上面ライナ１８を動かすことによりノズルス
ロート面積を可変にすることができる。

第８図は、本発明による推力増大偏向装置の推
力増大効果を示した線図である。

この線図から分るように、最大約10％の推力増
大効果が期待でき、さらに偏向流路部にガイドベ
ーンを設けて流れの剥離による推力損失を最小に
した場合には10％以上の推力増大も可能となる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、Ｖ／STOL機の離着陸時に入口ドアを開いて
２次空気導入路を外側空間と連通させたから、エ
ゼクタ効果を利用して外気を排気通路内に吸い込
み、ジエツト流を増大させて推力の増大を図るこ
とができる。また、吸込まれた低温の外気がター
ビンエンジンから排出されるジエツト流と混合し
てジエツト流と混合してジエツト流の温度を低下
させるのでデフレクタの耐熱対策が容易となる。
また、デフレクタの偏向通路内にガイドベーンを
設けることによりジエツト流の剥離を防いで推力
損失を最小限におさえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンエンジンの推力偏向装
置を示した縦断面図、第２図は本発明による推力
増大偏向装置の一実施例であつて垂直離着陸の状
態を示した縦断面図、第３図は同装置の巡航状態
を示した縦断面図、第４図は本発明の他の実施例
による推力増大偏向装置を示した縦断面図、第５
図はさらに他の実施例による装置であつて垂直離
着陸状態を示した縦断面図、第６図はガイドベー
ンとアクチエータを拡大して示した図、第７図は
同装置の巡航状態を示した縦断面図、第８図は本
発明による推力増大の実験結果を示した線図であ
る。 １１…タービンエンジン、１２…ノズル孔、１
３…排気通路、１４…２次空気導入路、１５…入
口ドア、２２…デフレクタ、２５…偏向フラツ
プ、３０…ガイドベーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハウジング内に収容されたタービンエンジン
   からの排気をノズルおよび排気通路を通して排気
   するようにしたＶ／STOL機において、上記ノズ
   ルはその流路横断面の形状が円形断面から矩形断
   面へ変化するように構成され、この矩形のノズル
   口の近傍と外気とを連通する２次空気導入路がハ
   ウジングに形成され、この２次空気導入路の入口
   側には入口ドアが設けられ、上記排気通路の頂壁
   には上面ライナが取付けられ、その先にはヒンジ
   を介して中間ダクトがヒンジ結合され、この中間
   ダクトの先端部の外側にはピボツト軸を中心とし
   て回動可能であつてタービンエンジンからのジエ
   ツト排気の噴出方向を変換可能なデフレクタが設
   けられ、さらに、このデフレクタの偏向した流路
   内にガイドベーンを設けたことを特徴とするＶ／
   STOL機用推力増大偏向装置。