KR100263797B1

KR100263797B1 - 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체

Info

Publication number: KR100263797B1
Application number: KR1019950700156A
Authority: KR
Inventors: 케빈 바크자 윌리암
Original assignee: 레비스 스테픈 이; 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 2000-08-16
Also published as: DE69313461D1; EP0674748B1; DE69313461T2; WO1994002731A1; KR950702676A; IL105263A; EP0674748A1; US5215256A; JP3200686B2; JPH07509037A

Abstract

본 발명은 스러스트형 방향변환 노즐(10)용 확산 플랩 힌지 시일(22)이 상기 수렴 플랩(12)에 피봇운동이 가능하게 연결되어 있고, 상기 확산 플랩(14)이 이러한 플랩 힌지 시일(22)에 피봇운동이 가능하게 연결하는 것에 관한 것이다. 상기 힌지 시일상의 확장부(48)는 상기 확산 플랩(14)내의 리세스(50)와 밀봉하도록 겹친다.

Description

[발명의 명칭]

수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 가스 터빈 엔진에 관한 것으로, 특히 방향전환이 가능한 배기 노즐(vectorable discharge nozzle)에 관한 것이다.

[발명의 배경]

항공기용 가스 터빈 엔진은 배기 노즐을 통해 고온 가스를 배출함으로써 추진된다. 여러 가지 비행 임무에 따른 적용(multi-mission application)에 효과적으로 작동하게 하기 위해서 면적 가변성 수렴/확산 노즐의 사용이 요구된다.

면적 가변성 수렴/확산 노즐 구조체는 축대칭 노즐에서 원주방향으로 배열된 복수개의 플랩을 사용하고, 인접한 플랩들 사이에 부분적으로 겹쳐지는 시일을 위치설정함으로써 달성된다.

힌지 구조체는 각각의 수렴 플랩 또는 시일과 각각의 확산 플랩 또는 시일 사이에 제공되어야 한다. 힌지 구조체가 작동하는 동안, 스로트와 말단부의 배출 개구를 변화시킬 수도 있다.

항공기의 조종성능 향상은 추력의 방향전환(thrust vectoring)에 의해서 달성될 수 있다. 배출 가스는 축방향으로부터 방향전환되어 상향, 하향 또는 측방향으로 이루어진 추력 성분을 얻는다. 미국 특허 제5,082,182호[1992년 1월 21일 자로 브루케쯔(Bruchez) 등에게 허여됨]에 개시된 바와 같이, 방향전환은 확산 플랩과 시일의 방향전환 운동만으로 달성될 수도 있다. 이에 대해 수렴 플랩과 시일은 대칭을 유지한다. 따라서, 수렴 플랩과 확산 플랩 사이의 힌지는 반경방향 축과 힌지의 측방향 축을 중심으로 회전 가능해야 한다. 또한, 힌지는 항상 밀봉을 유지하여 고온 가스 흐름의 누출과 추력 손실을 방지하여야 한다.

냉각 공기는 수렴 노즐의 표면을 따라서 배출되어 스로트를 통과하여 확산 노즐을 향한다. 힌지는 노즐 스로트의 기하학적 구조에 영향을 미치지 않아야 하며 수렴 노즐로부터의 냉각 흐름을 차단하지도 않아야 한다.

국제 특허 출원 공개 공보 제WO 92/03649호에는 확산 플랩이 방향전환되는 방향전환 수렴/확산 노즐 구조체에 대해 개시되어 있다. 확산 플랩은 수렴 플랩에 유니버설 조인트로 연결된다. 플랩 시일(flap seals)은 부분적으로 겹쳐지는 리프 시일(leaf seal)로 형성되며, 각 쌍의 리프 시일중 하나는 수렴 플랩에 고정되고, 다른 하나의 시일은 대응하는 확산 플랩에 고정된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 수렴/확산 노즐 구조체의 부분 등각 사시도이다.

제2도는 힌지 영역의 사시도이다.

제3도는 힌지 영역의 단면도이다.

제4도는 제3도의 4-4선을 따라 취한 힌지의 단면도이다.

제5도는 힌지 구조체의 분해 사시도이다.

[발명의 요약]

수렴 플랩과 확산 플랩 힌지 시일은 피봇식 제1연결부에 의해서 수렴 플랩과 확산 플랩 힌지 시일의 표면에 평행한 축에 연결된다. 힌지 시일의 가스유동 표면과 동일 평면상에 가스유동 표면을 갖는 확산 플랩은 피봇식 제2연결부에 의해서 힌지 시일에 연결된다. 이러한 피봇식 제2연결부는 확산 플랩과 수렴 플랩 힌지 시일의 표면에 직교하는 축을 가진다. 힌지 시일의 연장부는 확산 플랩의 오목부 영역(recessed area)과 밀봉식으로 겹쳐진다. 힌지 시일의 연장부는 오목부 표면과 플랩의 경계부를 일치하는 아치형 가장자리부를 가진다.

피봇식 제1연결부 및 제2연결부의 축은 직각으로 교차한다. 제1연결부는 그 사이에 공간을 갖는 2개의 이격 핀으로 이루어진다. 피봇식 제2연결부는 상기 공간내에 배치되는 핀을 포함한다.

[바람직한 실시예의 설명]

제1도는 수렴 플랩(12)과 확산 플랩(14)을 갖는 수렴/확산 노즐(10)의 일반적인 도면이다. 상기 플랩들 사이에 수렴 시일(16) 및 확산 시일(18)이 개재된다.

수렴 및 확산 플랩 힌지 조립체(20)는 확산 플랩 힌지 시일(22)을 포함한다. 이러한 확산 플랩 힌지 시일(22)은 확산 플랩(15)에 겹쳐진다.

수렴 시일 대 확산 시일의 힌지(24)는 수렴 시일과 확산 시일을 결합한다. 확산 시일의 중심조정 및 구속 구조체(26:centering and restraining arrangement)는 상기 확산 시일(18)의 중심을 조정하고 또한 확산 시일(18)을 구속한다.

수렴 플랩(12)과 수렴 시일(16)의 각도위치를 변화시켜 그로 인해 노즐의 스로트 개구를 변화시키는데 전형적인 구동 수단이 사용될 수도 있다. 상류의 고정 구조체(30)에 대해 작동하는 액츄에이터(28)가 동시적 이동 링(sync ring)(32)을 구동시킨다. 이러한 동시적 이동 링은 구동 링크(34)를 통해 확산 플랩(14)에 연결된다. 동시적 이동 링(32)을 후방으로 이동시킴으로써 출구의 개구를 감소시킬 수 있다. 동시적 이동 링(32)을 경사지게 함으로써 플랩(14)은 노즐 축(36)에 대해 방향전환되어 노즐의 방향전환 배출(vectoring discharge)이 이루어진다.

제2도, 제3도 및 제5도를 참조하면, 수렴 플랩(12)과 확산 플랩(14)간의 힌지 연결부가 도시되어 있다. 확산 플랩 힌지 시일(22)은 수렴 플랩(12)에 피봇운동가능하게 연결된다. 피봇식 제1연결부(40)는 편평한 수렴 플랩(12)의 평탄한 가스 표면(44)과 편평한 확산 플랩 힌지 시일(22)의 가스유동 표면(46)에 평행한 제1연결부의 축(42)을 가진다.

시일 연장부(48)는 확산 플랩(14)의 리세스(50)에 밀봉식으로 부분적으로 겹쳐진다. 이 시일 연장부는 리세스의 경계부(54)에 일치하는 아치형 가장자리부(52)를 가진다. 이러한 아치형 가장자리부 중심에 힌지 핀(58)이 관통한다.

확산 플랩(14)의 편평한 가스유동 표면(56)은 확산 플랩 힌지 시일(22)의 가스유동 표면(46)과 동일 평면상에 있다.

피봇식 제2연결부(60)는 확산 플랩 힌지 시일(22)의 가스유동 표면(46)에 직교하는 축(62)을 가진다. 이 축을 따라 반경방향의 힌지 핀(58)이 관통하여 확산 플랩 힌지 시일(22)과 확산 플랩(14)을 연결한다. 피봇식 제1연결부의 축(42)과 피봇식 제2연결부의 축(62)은 서로 직교한다.

제4도에 도시된 바와 같이, 피봇식 제1연결부(40)는, 그 사이에 공간을 갖는 2개의 이격 핀(64)으로 이루어진다. 반경방향의 힌지 핀(58)이 이격 핀(64)들 사이의 공간에 위치한다. 이격 핀(64)의 리테이너(68)는 이격 핀(64)에 접촉하게 위치설정되고, 그 탭(70)이 절곡되어 핀을 제 위치에 고정한다.

따라서, 수렴/확산 플랩은 2개의 자유도에서 방향전환을 허용하도록 연결된다. 확산 플랩 힌지 시일은 방향전환 동작중에 상기 힌지를 밀봉하도록 작동된다. 따라서, 노즐의 내측이 원활하게 유지되어 노즐 스로트의 기하학적 구조에 영향을 끼치지 않고 또한 수렴형 라이너로부터의 냉각 흐름을 차단하지 않는다.

Claims

편평한 가스 표면(44)을 갖는 가변성 수렴 플랩(12)과, 편평한 가스유동 표면(46)을 갖는 확산 플랩 힌지 시일(22)과, 상기 수렴 플랩의 편평한 가스유동 표면(44)과 상기 확산 플랩 힌지 시일의 편평한 가스유동 표면(46) 모두에 평행한 힌지 축(42)을 가지며, 상기 확산 플랩 힌지 시일(22)을 상기 수렴 플랩(12)에 연결하는 피봇식 제1연결부(40)와, 상기 확산 플랩 힌지 시일의 가스유동 표면에 직교하는 축(62)을 갖고, 상기 확산 플랩 힌지 시일과 상기 확산 플랩을 연결하는 피봇식 제2연결부(60)를 포함하는, 축대칭의 방향전환가능한 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체에 있어서, 상기 플랩 힌지 시일의 편평한 가스유동 표면과 동일 평면상에 있는 편평한 가스유동 표면(56)을 갖는 가변성 확산 플랩(14)과, 상기 피봇식 제2연결부에 인접한 상기 확산 플랩의 편평한 가스유동 표면의 오목부 영역(50)을 포함하며, 상기 플랩 힌지 시일은 상기 오목부 영역에 밀봉식으로 겹쳐지는 연장부(48)를 갖는 것을 특징으로 하는 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체.
제1항에 있어서, 상기 연장부(48)는 아치형 가장자리부(52)를 가지며, 상기 아치형 가장자리부(52)의 곡선 중심이 상기 피봇식 제2연결부(60)를 지나는 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체.
제2항에 있어서, 상기 오목부 영역(50)의 경계부(56)는 상기 아치형 가장자리부(52)에 일치하는 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피봇식 제1연결부의 축(42)과 상기 피봇식 제2연결부의 축(62)은 직각으로 교차하는 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피봇식 제1연결부는 그 사이에 공간을 갖는 2개의 이격 핀(64)을 포함하며, 상기 피봇식 제2연결부는 상기 공간내에 배치되는 핀(58)을 포함하는 수렴/확산 노즐용 플랩 힌지 구조체.