KR0167796B1 - 짐블드 유니즌 링이 구비된 축대칭 노즐 - Google Patents

Abstract

드러스트 벡터링 배기노즐(10)은 유니즌 링(52)과 플랩 링크(54-60)에 의해 위치조정된 복수의 플랩(16-22)과 시일(24-28)을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]

짐블드 유니즌 링(gimbled unison ring)이 구비된 축대칭 노즐

[관련출원과 상호참조]

이것과 함께 동일 날짜 출원된 드러스트 벡터링 배기노즐과 상호 참조된다.

[발명의 분야]

본 발명은 항공기 가스터빈 엔진용 드러스트 벡터링 배기가스에 관한 것이다.

[배경기술]

항공기 가스터빈 엔진설비를 위한 가변의 기하학 배기관은 최근에 배기관의 원주를 한정하는 겹친 플랩 및 시일부재의 축대칭 구조를 이용한다. 플랩 및 시일부재에 중간 횡단 힌지를 제공하여, 종전의 도관은 특히 드러스트 보강물에 대한 재연소를 이용한 고속 항공기 설비에서 최적의 엔진성능에 필요한 가변영역 드로트를 한정하도록 형태되어 있는 수렴-확대 구성을 갖는다.

이러한 종전기술의 축대칭 노즐은 보통 중심축을 따라 항공기에서 앞쪽으로 배기가스를 향하게 한다. 항공기 기동성을 중진시키는 벡터된 드러스트를 성취하기 위해 이 축 중심선에 배기가스를 선택적으로 벗어나게 하는 구성을 제공하는 시도가 다른 디자인에 있다. 이러한 드러스트 벡터형 노즐 형태는 보통 상기 기술된 축대칭 노즐에 적용 불가능하고 더욱 단면에서만 배기가스를 재방향시키는 것으로 제한된다.

종전 기술인 벡터링 노즐의 부가되는 단점은 배기관 및 항공기의 최상부에서 작동자와 배기가스 방향면의 증가된 중량이고, 이로써 안정성 및 균형의 고려로 인해 항공기의 가장 비바람직한 위치에서 중량을 증가시킨다.

경량, 축대칭 형태 만큼이나 수렴-확대 배기구성에 적합한 드러스트 벡터링 배기관 디자인이 요구된다.

[발명의 요약]

본 발명은 배기가스 흐름의 방전 방향을 가스터빈 엔진등으로부터 선택적으로 벡터링하는 드러스트 벡터링 축대칭 노즐을 제공한다. 이런 노즐은 규모를 증가시키지 않고 또는 전형적인 항공기 제어면에서 결과된 손실 없이 가동성을 증가시키기 위해 항공기에 이용된다.

본 발명은 가동 배기관을 한정하는 복수의 길이방향 연장 조절 플랩을 구성한다. 각 플랩은 상류측 종단에서 유니버셜 조인트에 의해 방전 드로트에 그리고 유니버셜 조인트의 상류측 점에서 위치조정 링크의 일단에 고정된다. 각 위치조정 링크는 다른 단에서 가동 동축 유니즌 링에 고정되어 전체 조절 플랩 어셈블리가 정확히 위치조정될 수 있다.

유니즌 링은 엔진 중앙선에 대해 경사지거나 비스듬해질 수 있을 뿐 아니라 축방향으로 이동될 수도 있어서, 노늘 중심축에 대한 배기가스 흐름을 벡터하거나, 복수의 플랩에 의해 정확히 한정된 노즐배기 유출영역을 변형시키기 위해 본 발명에 따른 노즐이 개별 조절플랩을 집합체로 위치 조정하게 한다.

본 발명에 따른 노즐은 경량의 요우(yaw) 및 피치(pitch) 드러스트 벡터링의 이점과 고도의 안정성을 노즐 설비에 제공한다. 본 발명에 따른 노즐은 또한 가변의 드로트영역, 수렴-확대 배기형태에 매우 적합하고, 각 플랩의 상류측 종단은 대응 가동 수렴 플랩 부재에 고정된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 노즐관의 외부 사시도.

제2도는 노즐관의 측면도.

제3도는 상측 플랩 어셈블리와 링키지의 단면도.

제4도는 다른 플랩 유니버셜 조인트 구성도.

[발명의 상세한 설명]

이제 도면 특히 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 노즐구성(10)은 사시도로 나타냈다. 노즐(10)은 본 발명에 따른 출구관(14)를 지지하기 위해 기체와 일체인 정지 상류측 구조물(12)를 포함한다.

가변 형태의 출구관(14)은 도관(14)를 집합체로 형성하는 복수의 조절 플랩부재(16),(18),(20),(22)를 포함한다. 제1도 실시예에서, 유사한 복수의 시일부재(24),(26),(28)는 원주상에 중간 인접 플랩부재가 배치되고 대응 피봇 링크(30),(32),(34)에 의해 그들 사이에서 중심에 위치되어 유지된다. 각 조절플랩(16)-(22)은 노즐 중심축(42)에 대해 플랩이 방사상 및 원주상면에서 선회하도록 하는 유니버셜 조인트(36),(38),(40)에 의해 그 상류측 종단에서 지지된다. 플랩(16)-(22)의 후단모서리(44),(46),(48),(50)은 고속 배기가스가 나오는 노즐 출구를 한정한다. 도관(14)은 노즐 중심축(42)에 대해 배기가스의 방전방향을 선택적으로 벡터하기 위해서 개별 플랩부재(16)-(22)를 집합체로 위치 조정하여 재형태 된다. 이 집합체적인 형태는 플랩 링크(54),(56),(58),(60)에 의해 각 플랩 부재에 연결된 유니즌 링(52)를 재위치 조정하여 성취된다.

각 플랩 링크(54)-(60)는 대응하는 상류측 유니버셜 조인트 둘레에 방사상 및 원주상면에서 개별 플랩부재(16)-(22)를 이동시키기 위해 힌지 조인트에 의해 각 종단에 고정된다.

유니즌 링(52)은 유니즌 링(52)에 고정된 대응갯수의 롤러 또는 핀(64)을 수용하는 최소한 세 개의 캠 레이스(cam race)(62)를 수단으로 정지구조물(12)에 대해 지지된다. 레이스(62),(64)는 핀(64)과 정지구조물(12) 사이에 고정된 작동자(66)를 수단으로 유니즌 링(52)의 일부가 축상으로 이동하게 하면서 유니즌 링(52)의 원주상 이동을 방지한다.

제1도를 보면, 본 발명에 따른 배기관은 작동자(66)를 이용하여 유니즌 링을 축상으로 이동시킴으로써 다양한 방법으로 재형태될 수 있다. 예를 들면, 플랩(16)-(22)의 후단모서리(44)-(50)에 의해 한정된 집합체적인 출구영역은 전체 유니즌 링(52)을 바깥쪽으로 이동시켜 변형되고, 이로써 플랩을 방사상 안쪽으로 집합체 회전시킨다. 전체 도관(14)은 유니즌 링(52)을 비스듬하게 하여, 즉, 다른 축방향 위치에서 링(52)의 원주일부를 변위시켜서 고정축(42)에 관하여 비스듬해질 수 있고, 이로써 그 결합뿐 아니라 피치 및 요우 벡터링이 성취될 수 있음이 본 기술에 숙련된 자에게 이해될 것이다.

제2도 및 제3도는 플랩(18), 캠 레이스(62) 그리고 핀(64)의 평면도 및 단면도이다. 시일부재(26)는 플랩(18)과 (20) 사이에서 제2도에 배치된 것으로 도시된다. 시일(26)은 중심 피봇(68), 스패너 링크(70) 그리고 플랩(18),(20) 상에서 대응하는 트랙(76),(78)과 맞물린 슬라이더(72),(74)를 포함하는 피봇 링크(32)에 의해 플랩(18)과 (20) 사이에 위치된다. 시일(26)은 플랩(18),(20)을 지지하는 조인트(36),(38)와 유사한 유니버셜 조인트(80)에 의해 그 상류측 종단에서 지지된다.

제3도 측면도는 조절플랩(18), 플랩링크(56), 유니즌 링(52) 그리고 다른 시스템 성분을 나타낸다. 플랩 유니버셜 조인트(36)는 또한 겹친 리프(leaf) 시일(82)에 의해 가스 누출되지 않게 밀봉된 것으로 나타낸다.

고성능 제트 항공기에 대해서 가변의 드로트영역, 수렴-확대 배기관을 이용하는 것이 공통이고 본 발명에 따른 도관(14)에 의해 나타낸 확대단면은 확대도관(14)의 상류측 종단과 일치하는 가변영역 드로트를 한정하기 위해 실시 가능한 수렴 단면의 하류측에 배치된다. 종전 기술인 수렴 도관은 가변영역 드로트를 한정하기 위해 수렴도관(106)과 수렴 플랩부재 및 수렴 시일부재를 선택적으로 위치 조정하는 수단(비도시)을 집합체로 형성하기 위해 배치된 복수의 수렴 플랩부재(102)와 수렴 시일부재(104)를 포함한다. 이러한 수렴 도관 구성은 본 기술에서 잘 공지되어 있어 여기에서는 상세히 기술되지 않을 것이다.

본 발명에 따른 확대도관(14)는 이런 가변영역 수렴도관 구성으로 동작하는데 적합하고, 플랩(16)-(22)의 상류측 종단은 상기 기술되듯이 유니버셜 조인트(36)-(40)를 이용하여 대응하는 수렴 플랩부재(102)의 하류측 종단에 고정된다. 수렴 도관 플랩의 이동과 관련하여 유니즌 링(52)을 적당히 위치결정함으로써, 본 발명에 따른 도관(14)은 엔진 드러스트, 노즐 드러스트 영역 등의 가변 상태하에서 기체에 벡터된 드러스트를 제공할 수 있다.

제4도는 플랩(16)-(22)의 하류측 종단을 지지하기 위해 다른 유니버셜 조인트 구조를 나타내고 여기에서 이중 힌지 구조가 사용된다. 평면도로 나타내듯이, 제4도의 조인트(84)는 도관(14)의 원주에 접하는 힌지선을 갖는 제1 힌지(86)과 도관(14)에 대해 방사상 위치된 힌지선을 갖는 제2 힌지(88)을 이용한다. 제1 힌지(86)는 노즐 중심선(42)에 대해 방사면에서 플랩(18)이 회전되게 하는 반면, 제2 힌지(88)는 대응하는 원주면에서 플랩(18)의 회전을 허용한다. 그래서 제4도에서 나타낸 것과 같은 유니버셜 조인트(84)는 상류측 구조물(102)와 확대 조절 플랩(18) 사이에 더 양호한 밀봉의 이점과 본 발명에 따른 도관(14)의 밀봉을 제공할 뿐만 아니라 본 발명에 따른 가변 배기관을 성취하는데 필요한 자유도를 제공한다.

Claims (8)

1. 배기가스 흐름의 방전 방향을 선택적으로 변형하는 배기가스에 있어서, 상류측 입구종단과 하류측 방전종단을 구비한 배기관으로 구성되고, 상기 배기관은 상기 배기관의 원주를 한정하는 복수의 플랩과, 각 플랩은 다른 플랩에 인접하며 상기 입구종단에서 상기 방전종단으로 연장하며, 각 플랩은 그 상류측 종단에서 지지 유니버셜 조인트에 고정되고, 인접한 상류측 정지구조물과 각 플랩 사이에 배치되어, 상기 대응하는 유니버셜 피봇에 대해 상기 플랩을 선택적으로 위치 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 플랩은 일반적으로 평면의 직각형태로 되어 있고 상기 관의 내부에 면한 일평면으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
3. 제2항에 있어서, 각각이 두 인접한 플랩 사이에 배치되며, 각 플랩의 일평면과 미끄러지게 맞물린 복수의 시일로 더욱 구성된 배기노즐.
4. 제1항에 있어서, 상기 유니버셜 피봇은 상기 배기가스 흐름에 대해 접하게 방향된 제1 힌지와 상기 배기가스 흐름에 대해 방사상 방향된 제2 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
5. 제1항에 있어서, 상기 위치 조정수단은 상기 배기관에 대하여 보통 동축으로 배치된 링, 각각이 그 일단에서 상기 유니즌 링에 그리고 그 다른 종단에서 상기 플랩중 하나에 고정된 복수의 길이연장 링크, 상기 링을 축상에서 위치 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
6. 제5항에 있어서, 상기 링크는 힌지 조인트에 의해 그 종단에 고정되는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
7. 제5항에 있어서, 상기 유니즌 링은 제1 및 제2 쌍의 축으로 연장한 컴 레이스에 의해 지지되고, 각 레이스 쌍은 상기 배기가스에 관하여 두 횡단축 중 하나에 위치되고, 상기 유니즌 링은 네 개의 동일하게 원주상으로 공간된 핀을 포함하고, 각 핀은 대응 캠 레이스내에 수용되고, 상기 위치조정 수단은 상기 정지구조물과 상기 링 사이에 배치된 복수의 작동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기노즐.
8. 제5항에 있어서, 각각이 두 인접플랩 사이에 배치되며 각 플랩의 평면과 미끄러지게 맞물린 복수의 시일과, 인접한 플랩 상이에 배치되어 실질적으로 중심 방향으로 그들 사이에 배치된 상기 시일을 유지하는 수단으로 더욱 구성된 배기노즐.