JPS6385243A

JPS6385243A - 推力発生用ノズル

Info

Publication number: JPS6385243A
Application number: JP62231953A
Authority: JP
Inventors: ゲーリー、フランク、スザミンスキー; チャールズ、ロバート、ピアソン
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1988-04-15
Also published as: DE3730412A1; GB2195108A; GB8719905D0; US4739932A; FR2604215B1; FR2604215A1; GB2195108B

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〕本発明は航空機用ガスタービンエンジンに使用する推力
発生用ノズルに係り、より詳細には、上記エンジンが作
り出す推力の方向を変化させるために、上記ノズルが噴
出する排気の方向を変化させることができるノズルに関
する。

〔従来技術及びその問題点〕

航空機に対して、高速前進飛行のみならず、垂直離陸、
又は、垂直着陸もできることが要求される。この要求を
満たし得るのは方向を変化させ得る型のノズルであり、
このノズルはブリティッシュ　エアロスペース社のバリ
ア型航空機、すなわちＡＶ８Ｂ型航空型心空機されてい
るノズルに類似した形状である。これらの航空機の方向
を変化させ得る型のノズルは、第１の位置から第２の位
置まで回転することができる。上記ノズルは上記第１の
位置では排気を後方に噴出する。これは、前進用推力を
発生させるためである。また、上記ノズルは上記第２の
位置では上記ノズルは排気を下方に噴出する。これは、
上向きの推力を発生させるために成る種の未来型航空機に対しては、その航空機のノズル
の方向を水平位置から僅かに（例えば、２０度）よ又は
下に連続的に変化させることにより、その航空機の前進
飛行時の姿勢を制御することも要求される。垂直飛行を
行うために方向を９０度以上連続的に変化させるノズル
、または、水平飛行時の姿勢に対して約２０度まで方向
を限定して変化させ得るノズルは、戦闘能力をも向上さ
せることかできる。

「コンバージェント型」と呼ばれているタイプのノズル
においては、通常、エンジンのジェット噴射管、すなわ
ち、排気管は、面積が小さく固定されている出口に近付
く方向に次第に細くなる形状であり、このノズルを通る
質量流が上記ノズルの出口の部分に対して最大になった
時に推力が最大になる構造である。それゆえ、このノズ
ルは、いわゆる、絞られるタイプである。このノズルに
対する質量流が少しでも増加すれば、上記タービンの出
口に有害な前圧が発生し、失速又はサージングの状態に
なる。

また、超音速の航空機には垂直離着陸性能（■ＴＯＬ）
が必要であり、そのためには、ノズルは推力を増大させ
るために質量流を広い範囲で変化させるという要求を満
足できるものでなければならない。そのノズルを通る超
音速の流れを、推力最大の状態に維持するように設計し
直したノズルを用いれば、上記広い範囲の要求を成る程
度満足することができる。

また、上流側の細い部分と下流側の広い部分との間にス
ロートを設け、このスロートを用いて出口を形成する形
状のノズルもある。この形状のノズルでは、排気の噴流
を絞って圧力を高めることにより、最大推力を発生させ
る。この高い圧力の噴流が上記スロートの下流側で膨張
する時の反動を利用して、補助的な推力を得ることもで
きる。

中細型ノズルは、しばしば、コンバージェント・ダイバ
ージエンド・ノズルと呼ばれる（通常、「コンジ」ノズ
ルと略称される）。このコンバージェント・ダイバージ
エンド・ノズルは推力を大幅に増大させ得るが、ｉ！ｆ
ｊｉが非常に大きく、構造が複雑であり、製造経費がか
さむ。

従来のコンバージェント拳ダイバージエンドＱノズルは
非常に複雑であり、重く、かつ、上記のようなノズルを
方向を変化させるという要求を満足することができない
。

従来の形状のコンバージェントノズル、すなわち、先細
型ノズルより、構造が簡単であって、かつ、比較的安価
な一つの形状のノズルが、英国特許第２，１４６．２９
８号に記載されている。この特許に記載されているノズ
ルは、基本的には、断面が矩形のノズルを有し、この矩
形のノズルは離間した２枚の側壁と、上部壁体と、下部
壁体とを有し、上記側壁は各種の離間した移動路を内臓
し、上記上部壁体及び下壁体はそれぞれ複数のスラット
を有し、この複数のスラットはヒンジ結合により連結さ
れる。このスラットは、上記移動路の巾でケーブルに引
かれて、この移動路に沿って異なる位置に移動する。

上記特許は、コンバージェントノズル（例えば、第６図
及び第７図を参照されたい）、ダイバージエンドノズル
（第８図）、又は、推力の方向変換可能のノズル（第１
０図）を形成するために、上記スラットを設けた壁体を
使用し得ることを前提としている。しかしながら、上記
゛特許のノズルは「コンジ」ノズルではなく、また、コ
ンバージェントノズルの推力の方向を変化させることも
できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ノズルから噴出させる排気の方向を変
化させることができ、従って、前進のための推力の方向
を変化させ得るコンバージェント・ダイバージエンド・
ノズルを提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的は、ガスタービンエンジンの排気管の出口側端
部に取り付けられる推力発生用ノズルが、離間して相互
に対面する２個の固定壁体と、相互に離間して対面する
２個の可動壁体とを有し、上記各固定壁体に移動路が設
けられ、上記可動壁体は上記移動路にあり、上記移動路
の中で移動し、それぞれ複数の部材を有し、上記部材は
回転装置によって連結され、上記回転装置は上記固定の
壁体を横断する方向に延び、上記可動壁体は上記ノズル
の末広がり部とスロートとを形成するために上記固定壁
体と共働する推力発生用ノズルにおいて、本発明に基き
、フラップ（２８）の上流側端部が上記可動壁体（２０
）の一方の下流側端部に連結され、上記フラップ（２８
）は、少なくとも一つの作動モードの時に、上記スロー
トの膨脹用末広がり部の傾斜部分の下流側の部分を形成
するために、上記固定の壁体（１４，１６）と共働し得
ることを特徴とする推力発生用ノズルによって達成され
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図によって詳細に説明する。こ
の説明は例示的なものである。

第１図ないし第３図にノズル１０を示す。このノズル１
０は航空機用ガスタービンエンジンの排気管、すなわち
、ジェットニゲシーストバイブ１２の下流側端部に設け
られ、離間した１対の側ｖ１４．１６を有し、上記エン
ジンのタービンからのガスの分流を受は入れる。

上記各側壁はほぼＵ形の移動路１８を有する。

このほぼＵ形の移動路１８は前方力開いたｒＵＪ字形で
あり、断面が矩形であり、この移動路１８には２組のフ
ラップ２０．２０が設けられる。

上側の組のフラップ２０には５個の部材２０ａ。

２０ａ、・・・が設けられ（この部材の数は、５個より
多くても、或いは、５個より少なくても、差し支えない
）、この部材２０ａはヒンジ結合部材によって連結され
る。上記下側の組のフラップ２０にも５個の部材２２　
（ａ）、２２　（ａ）、・・・が設けられ（この部材の
数も、５個より多くても、或いは、５個より少なくても
、差し支えない）、この部材２２　（ａ）はヒンジ結合
部材によって回転できるように連結される。上記ヒンジ
結合部材はそれぞれ、各部材２０ａ、２２ａの側縁から
突出してローラを支持し、このローラは上記移動路１８
に係合する。上記各組のヒンジ結合部材の最前の部材２
０　ａ＊　　２２　ａ　＊　・・・はアクチュエータに
連結され、このアクチュエータは符号２６で略示すよう
な空気作動型モータ、又は、油圧ジヤツキによって駆動
される。このアクチュエータは、個別に、又は、単独で
、上記各組のフラップを上記移動路１８に沿って押した
り引いたりする作用をする。これは、上記ノズルを有効
に作動させるためである。全てのフラップは、各フラッ
プの間のシール部材、及び、上記フラップと側壁１８゜
１８．・・・との間のシール部材と、相互に共働する。

これは漏洩を減少させるためである。上記下側の固定壁
体３４の端部は、上記上側の固定壁体３２の下流側の縁
の上流側にある。しかしながら、上記下側の組のフラッ
プ２２．２２．・・・は、上記ノズルが排気の噴流を後
方に噴出させる時には、上記下側の固定壁体３４を越え
て後方に移動することができる。

上記上側の組の最後側部のフラップ２０ｂの下流側の縁
は、上記ノズルのスロートを形成するために、上記下側
の組の最後側部のフラップ２２ｂの下流側の縁と共働す
る。

より大きいフラップ２８は上記ノズルのスロートの下流
側の延長部分を形成するために設けられ、この大きいフ
ラップ２８の上流側端部は、上記上側の組の最後部のフ
ラップ２０ｂの下流側の部分に、回転出来るように結合
される。アクチユエータ３０は独立に作動することがで
きるように設けられて、上記フラップ２８を上記フラッ
−％２ｏｂに回転し得るように結合させる。上記フラッ
プ２８は上記ノズルの排気を膨張させる部分に、１個の
圧力回復用拡がり部分を形成する。この圧力回復用拡が
り部分は、上記膨張のための傾斜部分を有する。この圧
力回復用拡がり部分を設けるのは、上記スロートの全て
の部分を、最適ダイバージエンド角度に維持するためで
ある。また、上記フラップ２８は上記ノズルの１個の傾
斜部分を形成する。この傾斜部分は、上記排気の圧力を
回復させるための膨張部分の傾斜部分である。また、上
記フラップ２８は、上記フラップ２０．２２の移動とは
独立に移動することができ、或いは、上記フラップ２０
．２２の移動と同期して移動することもできる。

上記側壁は後方に充分に延びる形である。これは、上記
フラップ２０．２２．２８を、上記フラップの全ての位
置で、上記側壁と共働させるためである。

上記移動路１８は、上記上側の組のフラップ２０と上記
下側の組のフラップ２２とが図に示す位置（すなわち、
前向きの推力を発生させるために排気を後方に噴出する
位置）にある時に、上記スロートの上流側の直ぐ近くに
、はぼ対称形のコンバージェント部分を形成することが
できる形状である。前を向く推力を発生させる位置にあ
るノズルを用い、または、フラップ２０．２２を用いて
、上記上側の組のフラップと下側の組のフラップとを同
時に移動させることにより、上記スロートの面桔を変化
させることができる。上記フラップ２０．２２は上記ス
ロートの先細り部分、すなわち、コンバージェント部分
の上流側の部分を形成するために共働する。

上記上側の固定壁体３２の外側に、回転可能の延長部が
設けられ、この延長部は、上記フラップ２８の下流側の
端部に回転し得るように結合される。この延長部は、上
記フラップ２８が移動する時に、外側の拘束されること
なく流れる空気流を整流することができる。

第４図において、上記最も下の組のフラップ２２．２２
．　・・・は前方に引っ込むことができる。

これは、上記ノズルが発生させる推力の方向（例えば、
上向きの推力の方向）を変化させるためである。また、
上記上の組のフラップ２０．２０゜・・・は後方に移動
することができる。これは、上記フラップを上記湾曲し
た移動路の周囲で移動させ、上記下に開いた開口部から
遠ざけるためである。

この位置では、上記フラップ２８は下方に引かれ、最早
、ダイバージエンドの膨張ランプを形成することができ
ない。外側のフェアリング用フラップ３６は部材３２に
沿って回転と摺動を行うことができ、上記フラップ２８
が下げられるのと同時に、上記フェアリング用フラップ
は上記フラップ２８によって下げられる。この方法によ
り、ＶＴＯＬモードにおける飛行の際に機体と地面との
距離を大幅に改浮することができる。

以上の説明のように、上記各組のフラップ２０゜２２に
、５個より多いフラップ、又は、５個より少ないフラッ
プが設けられる。このフラップの形状は、上記移動路１
８が上記スロートのノズルより上流側の部分を容易に所
要の形状にできるように選定される。

第５図に一つの形状のノズルを示す。このノズルには上
記上側の組の２個の部材２０と上記下側の組の１個の部
材２２が設けられる。この部材は非常に軽量であり、上
記ノズルを空力的に流線形にすることができる。上記ノ
ズルは上記部材２０゜２２の数と上記移動路１８の形状
とを除き、それ以外の点については、第１図のノズルの
形状と同様である。

第１図と第５図のノズルを、上記水平な姿勢を基準とす
る上方２０度の方向から下方９０度の方向までの範囲（
第５図）で、種々の方向に設定し得ることは明らかであ
る。通常の前進飛行の場合には（姿勢制御、及び、ピッ
チ制御のために）、上方２０度、又は、下方２０度の範
囲で方向変換を行うが、この場合には、コンバージェン
ト・ダイバージエンドノズルを形成し得るように、上記
フラップ２０ｂ、２２ｂ、２８を設定することができる
。これにより、上記ノズルが単純なコンバージェントノ
ズルの形状である場合よりも大きい推力を発生させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く構造のノズルの一つの形状の略図
、ｆ！２図は第１図のノズルの背面図、第３図は第１図
のノズルの正面図、第４図は第１図のノズルの推力の方
向を変化させる位置にある時の側面図、第５図は本発明
に基く第２の構造のノズルの断面図である。１０・・・ノズル、１２・・・ガスタービンエンジンの
ジェット噴流の排気管、１４．１６・・・側壁、１８・
・・移動路、２０・・・フラップ、２０ａ、２０ｂ・・
・上側の組のフラップの部材、２２・・・フラップ、２
２ｂ・・・下側の組のフラップの部材、２８・・・フラ
ップ、３０・・・アクチュエータ、３２・・・上側の固
定壁体、３４・・・下側の固定壁体、３６・・・延長部
。

Claims

【特許請求の範囲】１、ガスタービンエンジンの排気管の出口側端部に取り
付けられる推力発生用ノズルが、離間して相互に対面す
る２個の固定壁体と、相互に離間して対面する２個の可
動壁体とを有し、上記各固定壁体には移動路が設けられ、上記可動壁体は上記移動路にあり、上記移動路の中で移
動し、それぞれ複数の部材を有し、上記部材は回転装置
によって連結され、上記回転装置は上記固定の壁体を横
断する方向に延び、上記可動壁体は上記ノズルの末広が
り部とスロートとを形成するために上記固定壁体と共働
する推力発生用ノズルにおいて、フラップ（２８）の上
流側端部は上記可動壁体（２０）の一方の下流側端部に
連結され、上記フラップ（２８）は、少なくとも一つの
作動モードの時に、上記スロートの膨脹用末広がり部の
傾斜部分の下流側の部分を形成するために、上記固定の
壁体（１４、１６）と共働し得ることを特徴とする推力
発生用ノズル。２、上記移動路は、第１の作動モードの時に、前進用推
力発生のために上記ノズルスロートを上記エンジンに対
して後ろを向く姿勢にし、上記部材に上記ノズルスロー
トを有するノズルの先細り部を形成する作用をさせるた
めに上記可動壁体を上記移動路に沿って移動させること
ができ、第２の作動モードの時に、上記部材は上記ノズ
ルスロートを有するノズルの先細り部を後ろの方向に対
して傾斜させ、これにより、推力の方向を変化させるこ
とができる形状、及び、位置であるノズルにおいて、上
記フラップ（２８）は、上記第１の作動モードの時にの
み、上記スロートの膨脹用末広がり部の傾斜部分の下流
側の部分を形成することを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載された推力発生用ノズル。３、上記各可動壁体の横の外側に固定壁体が設けられる
ノズルにおいて、上記外側の固定壁体（３２）は上記可
動壁体（２０）の横にあり、これに連結されたフラップ
（２８）を有し、上記フラップ（２８）の下流側端部に
延長部分（３６）が回転できるように取り付けられ、上
記延長部分（３６）は上記ノズルの外側を拘束されるこ
となく流れる空気流を整流するために、上記フラップと
共働することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
された推力発生用ノズル。