KR100452668B1 - 축대칭수렴/확대배기노즐 - Google Patents

축대칭수렴/확대배기노즐 Download PDF

Info

Publication number
KR100452668B1
KR100452668B1 KR1019970049133A KR19970049133A KR100452668B1 KR 100452668 B1 KR100452668 B1 KR 100452668B1 KR 1019970049133 A KR1019970049133 A KR 1019970049133A KR 19970049133 A KR19970049133 A KR 19970049133A KR 100452668 B1 KR100452668 B1 KR 100452668B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flap
converging
exhaust nozzle
synchronizing ring
actuator
Prior art date
Application number
KR1019970049133A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980025049A (ko
Inventor
호세 엘 이세 구티에르즈
Original Assignee
유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 filed Critical 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Publication of KR19980025049A publication Critical patent/KR19980025049A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100452668B1 publication Critical patent/KR100452668B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • F02K1/1223—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps of two series of flaps, the upstream series having its flaps hinged at their upstream ends on a fixed structure and the downstream series having its flaps hinged at their upstream ends on the downstream ends of the flaps of the upstream series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/08—Varying effective area of jet pipe or nozzle by axially moving or transversely deforming an internal member, e.g. the exhaust cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/002—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector
    • F02K1/004—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector by using one or more swivable nozzles rotating about their own axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/15—Control or regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/15—Load balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

가스 터빈 엔진용 축대층 수렴/확대 배기 노즐은 엔진 및 STOVL 항공기상에 적합하도록 설계되고, 유압식 액츄에이터와 조립체내에 적절하게 장착되고 펄크럼 링크에 별도로 부착되는 조합형 하중 평형 피스톤/동조 링을 구비하며, 기구는 완전한 후프형(full-hoop) 형태를 규정하도록 동심원으로 이격된 정적 구조체 사이에 밀폐되어 있다. 액츄에이터는 정적 구조체상에 형성된 플랜지에 부착되어 볼트 부착을 용이하게 한다. 롤러는 동조 링상에 장착되어 동조 링의 직선 운동을 용이하게 한다. 액츄에이터를 직선으로 위치시킴으로써 펄크럼 링크와 연결 링크가 회전 하여 최적의 엔진 성능을 위해 스로트의 크기 및 수렴/확대 형태를 변화시키도록 플랩을 위치설정한다.

Description

축대칭 수렴/확대 배기 노즐 {ENCLOSED PRESSURE BALANCED SYNC RING NOZZLE}
본 발명은 단거리 이착륙기에 동력을 공급하는 가스 터빈 엔진에 이용되는 콤팩트한 축대칭 수렴/확대(convergent/divergent) 배기 노즐에 관한 것으로, 특히 압력 평형식 동조 링(synchronizing ring)의 구성 및 작동(actuation) 시스템의 구성에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진용의 다양한 수렴/확대 배기 노즐이 관련문헌에 개시되어 있고 특정 모드의 운전 도중 엔진 성능을 개선하기 위해 노즐의 스로트(throat) 형태를 변경하도록 제트 엔진 및 터보 제트 엔진에 이용되고 있다. 이것은 특히, 증대 장치(augmentor)를 갖는 가스 터빈 엔진으로 구동되는 항공기의 경우이다. 배기 노즐은 배기 가스의 방향을 전환하는 성능을 갖거나 또는 갖지 않는 2차원 또는 3차원 형태로 구성될 수 있다. 명백하게는, 방향전환 노즐의 목적은 추력의 방향전환 또는 역전을 실현하여 항공기를 제동하는 것이다. 종래 기술의 배기 노즐의 예가, "평형식 플랩 수렴/확대 노즐(Balanced Flap Converging/Diverging Nozzle)"이라는 명칭으로 1974년 2월 19일자로 스웨이브리(Swavely) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,792,815 호와, "이중 동조 링 구조를 갖는 배기 노즐 조립체(Exhaust Nozzle Assembly with Dual Unison Ring Structure)"라는 명칭으로 1984년 6월 26일자로 존스(Jones)등에게 허여된 미국 특허 제 4,456,178호와, "3차원의 축방향으로 이동 가능한 수렴/확대 노즐 조립체(Three-Dimensional Axially TranslatableConvergent/Divergent Nozzle Assembly)"라는 명칭으로 1984년 5월 8일자로 윌리(Wiley) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,456,178호와, "가변 영역 노즐상의 하중을 평형시키기 위한 간단한 수단(Simplified Means For Balancing The Loads On A Variable Area Nozzle)"이라는 명칭으로 1984년 4월 3일자로 매든(Madden)에게 허여된 미국 특허 제 4,440,347 호와, "축선방향으로 이동가능한 가변 영역 수렴/확대 노즐(Axially Translatable Variable area Convergent/Divergent Nozzle)"이라는 명칭으로 1984년 4월 3일자로 윌리(Wiley)에게 허여된 미국 특허 제 4,440,346호와, "수렴/확대 노즐 구조체(Convergent/Divergent Nozzle Construction)"라는 명칭으로 1991년 4월 30일자로 바르짜(Barcza)에게 허여된 미국 특허 제 5,011,080호와, "수렴/확대 노즐용 플랩 힌지 장치(Flap Hinge Arrangement For A Convergent/Divergent Nozzle)"라는 명칭으로 1993년 6월 1일자로 바르짜(Barcza)에게 허여된 미국 특허 제 5,215,256호에 개시되어 있고, 이들 모두는 본 특허 출원의 양수인에게 양도되어 있으며, 또한 "가변 단면을 갖는 노즐(Nozzles Having A Variable Cross-section)"이라는 명칭으로 1975년 8월 12일자로 캠부리브즈(Camboulives)등에게 허여된 미국 특허 제 3,899,133 호에 개시되어 있다.
또한 당업계의 엔지니어 및 과학자들이 단식 및 복식 엔진 항공기용의 단거리 이륙 수직 착륙(short take off and vertical landing; 이하 'STOVL'로 약칭함)작동을 위해 사용할 수 있는 가스 터빈 엔진을 설계하고 생산하기 위한 노력을 기울여 왔음은 잘 알려져 있다. 배기 노즐이 방향전환(vectoring) 능력을 제공하도록 관절운동되는 위치 플랩을 구비할 수도 있거나 또는 전체의 배기 노즐이 방향전환 능력을 제공하도록 야코브레브 에어크래프트 캄파니(Yakovlev Aircraft Company)에 의해 제조된 YAK-141 러시아산 항공기에 사용되는 것과 유사한 회전 가능한 상호연결 덕트에 의해 관절운동될 수도 있다는 것이 또한 공지되어 있다. 본 발명은 주로 배기 노즐의 구성요소 이외의 수단에 의해 가동되는 형태의 가변 수렴/확대 배기 노즐에 관한 것이다. 즉, 배기 노즐에 연결된 다수의 상류 덕트는 상기 덕트내의 엔진 유동 매체의 방향을 변경하도록 서로에 대하여 회전하는 능력을 가지며, 이 회전에 의해 전체 배기 노즐은 수평 비행을 위한 축방향 위치로부터 수직 비행과 그 사이의 자세를 위한 반경방향 위치로 또한 항공기에 흔들림(yaw)을 발생시키는 횡방향 위치로 회전된다.
이들 유형의 노즐에 관련된 문제 중 하나는 단거리 이륙 수직 착륙 운전 도중 지면과 적절한 간격을 제공하도록 노즐이 충분히 짧아야 한다는 것이다. 또한, 축 구동 양력 팬 개념을 이용하는 것과 같은, 특정 유형의 STOVL 추진 시스템은, 노즐에 의해 발생된 추력에 대한 허용되는 추력 분할 제어를 제공하도록 고 응답의 큰 턴다운비(turn-down-ratio) 노즐과 STOVL 모드의 운전에서 축 구동 양력 팬에 동력을 공급하기 위해 필요한 동력을 필요로 한다.
허용되는 고 응답 노즐 작동 시스템을 달성하기 위해서는, 수렴/확대 배기 노즐의 스로트 크기를 변화시키는 액츄에이터를 이용하는 것이 필요하다. 이들 액츄에이터는 통상 유압 매체로서 엔진 연료를 이용하는 유압식 액츄에이터이다. 본 발명은 유압 매체로서 연료를 이용하는 유압식 액츄에이터의 사용을 고려한다.
당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바와 같이, 수렴/확대노즐 작동 시스템의 동력 요건에 부합하기 위해 필요한 액츄에이터의 크기는 상당히 커야만 하고, 따라서 무거워지며, 적절한 봉합체를 필요로 한다. 또한, 이러한 유형의 액츄에이터를 수용하기 위해 필요한 연료의 양은 상당히 큰 가요성 연료 라인을 필요로 할 것이다. 관절운동하는 덕트가 역회전하고 연료 라인을 수용하는 가용 공간이 가요성의 연료 라인을 필요로 하기 때문에, 연료 라인은 가요성일 필요가 있다. 따라서, 비실용적인 크기가 될 뿐만 아니라, 과도하게 무거워지고 덕트의 가요성도 손상될 것이다. 더욱이, 엔진의 연료 펌프는 소망의 시간에 플랩의 위치를 변경하기 위한 요구를 수용하기 위해서는 지나치게 혹사되거나 또는 부적당한 크기로 될 수 있다.
시레스(Cires) 등에 의해 출원된 계류중인 특허 출원에 개시된 콤팩트 노즐은 정적 구조체내에 평형 동조 링을 위치시키지 않으며, 따라서 배기 노즐은 완전한 후프형(full-hoop) 형태를 유지할 수 없다. 본 발명은 이 문제점을 배제하고 유압식 액츄에이터를 장착하여 부착 볼트에 대한 접근을 고려하며, 수렴 플랩 피벗을 위치시켜 플랩 냉각과 동조 링상의 롤러를 이용하며 그 직선 운동을 용이하게 하는 것을 고려한다.
본 발명은 임계 밀봉 표면이 접촉을 유지하도록 압력과 구조적 휨에 저항하는 완전한 후프형 구조체를 달성하며, 정적 구조체에 의해 동조 링을 둘러쌈으로써 압력에 의해 휨이 유발될 때에도 확실한 밀봉을 제공한다. 둘러싸고 동조 링내에유압식 액츄에이터를 위치시킴으로써 펄크럼 링크(fulcrum link)로부터 오프셋되는 액츄에이터 하중에 의해 발생되는 비틀림 모멘트가 감소된다. 기체 설치 봉합체는액츄에이터가 반경방향으로 기체내에 위치하기 때문에 감소된다.
본 발명의 목적은 개선된 축대칭 수렴/확대 배기 노즐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유압식 액츄에이터의 작동 로드를 둘러싸고 동조 링과 정렬시키는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 액츄에이터를 정적 구조체에 부착하여 부착 구조체의 접근을 고려하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 플랩 냉각 시스템의 냉각 능력을 향상하도록 수렴 노즐의 피벗 기구용의 지지 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징은 하기의 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 명확하게 될 것이다.
도 1은, 관절운동하는 덕트가 배기 노즐에 접속되어 있는, 항공기내에 장착된 터빈 동력 장치를 개략적으로 도시하는 사시도,
도 2는 STOVL 작동을 위해 도 1의 위치로부터 관절운동되는 덕트를 도시하는 부분 개략도,
도 3은 종래 기술의 배기 노즐의 개략도,
도 4는 축대칭 수렴/확대 배기 노즐을 개략적으로 도시하는 부분 정면 및 부분 단면도,
도 5는 도 6의 배기 노즐을 도시하는 부분 사시도,
도 6은 본 발명의 세부를 도시하는 다른 실시예를 도시하는 부분 정면 및 부분 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
15 : 덕트 20, 36 : 확대 플랩
22, 34 : 수렴 플랩 32 : 펄크럼 링크
46 : 액츄에이터 38 : 링크
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(10)은 항공기(12)내에 장착되며, 엔진은 축대칭 배기 노즐(14)과 3개의 베어링 덕트(15)를 구비한다. 덕트(15)는 역회전될 수 있고, 수평 비행 조건에 대해서는 도 1에 도시된 바와 같이 위치되고, STOVL 조건에 대해서는 도 2에 도시된 바와 같이 위치된다. 방향전환 특징을 얻기위한 노즐에 대한 위치설정은 각각의 베어링 둘레로 회전하는 3개의 덕트를 관절운동 시킴으로써 소망의 비행자세가 달성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 항공기가 지면상에 위치하고 휠(16)이 연장되고 배기 노즐이 STOVL 상태에 있을 경우, 배기 노즐의 길이는 지면에 닿지 않을 정도로 충분히 짧지 않으면 안된다.
도 3은, 전형적인 종래 기술의 배기 노즐을 예시한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 이용된다면 전술한 기준에 부합할 수 없을 것이다 이 실시예에 기재된 바와 같이, 배기 노즐은 외부 플랩(18), 확대 플랩(20) 및 수렴 플랩(22)으로 구성된다. 이들 플랩 이외에도, 종래 기술의 배기 노즐은 평형 플랩(24, 26)을 필요로 한다. 종래 기술의 배기 노즐의 보다 상세한 설명에 대해서는 본 발명에 참조로서 인용 합체되는 전술한 미국 특허 제3,792,815호를 참조하기 바란다.
도 4 및 도 5는 조합형 액츄에이터 동조 링 및 압력 평형 피스톤(synchronization ring and pressure balancing piston; 이하 'PBSR'로 약칭함)(30), 펄크럼 링크(32), 수렴 플랩(34), 확대 플랩(36) 및 부수적 연결 링크로 구성되는 콤팩트한 축대칭 배기 노즐을 도시하는 부분 단면 및 부분 정면 사시도로서, 이들은 이하에 보다 상세히 설명될 것이다. 공기역학적으로 매끈한 표면을 제공하는 외부 플랩(39)이 또한 제공된다. 대체로 삼각형 형상인 펄크럼 링크(32)는 피벗(40)에 피벗 연결된 링크(38)와 피벗(44)에 피벗 연결된 연결 링크(42)에 의해서 유압식 액츄에이터(46)에 작동적으로 연결된다. 본 실시예에 있어서, 3개의 액츄에이터는 축(A)을 중심으로 동일하게 이격되어 있다. PBSR(30)은, 엔진의 중앙(A)에 대해 동축으로 장착되고 챔버(52)를 규정하기 위해 정적 환상 구조체(50)에 의해 완전히 둘러싸이는 환상 형상의 하우징(48)으로 구성된다. 챔버(52)는 반경방향으로 연장하는 환상 부재(58)에 의해 소챔버(54, 56)로 분할된다.
하우징(48)이 정적 구조체(50)에 대하여 축방향으로 이동하고 챔버(56)가 작업 챔버로서 작용하여 그 내에 유입되는 유체가 전형적인 피스톤의 작용과 유사하게 하우징(48)의 내부 표면(60)에 대해 작용하게 됨이 하기의 설명을 통해 명백해질 것이다. 압력이 챔버(56)내에 형성됨에 따라 이 압력은 하우징(48)을 우측을 향해 가압하도록 기능하며, 펄크럼 링크(32)를 그 피벗 연결부(62)를 중심으로 회전시켜 플랩의 하중과 평형을 이루도록 연결 부재(42)와 링크(38)를 가압한다. 링크(64, 66)는 각각 피벗 연결부(68, 70)를 통해 수렴 플랩(34)에 또한 피벗 연결부(72)와 플랩(36)의 뒷면상에 일체로 형성된 트랙(76)내에서 미끄럼 운동하는 슬라이딩 연결부(74)를 통해 확대 플랩(36)에 연결된다. 명백하게, 플랩(34, 36)은 힌지 연결부(80)에 의해 서로 힌지 연결되고, 확대 플랩은 피벗 연결부(82) 및 고정된 지지 아암(84)을 통해 정적 구조체(50)에 연결된다. PBSR(30)이 수렴 플랩 및 확대 플랩으로부터 링크기구 및 펄크럼을 통해 전달되는 하중에 반응하여 그에 의해 형성되는 하중과 평형을 이룬다. 특히, 이는 전술한 미국 특허 제 3,792,815호에 개시된 평형 플랩과 유시한 목적으로 작용함으로써, 이들 구성요소들이 배제되고, 수렴/확대 노즐의 길이에서의 현저한 감소가 실현된다.
냉각 라이너(87)가 부품들의 구조적인 완전성을 보증하기 위해 플랩(34)에 부착될 수도 있다. 냉각 라이너(87)는 플랩(34)으로부터 반경방향으로 이격되어 수렴 플랩을 냉각하도록 그 내에 팬 공기를 유동시키는 축방향 통로를 규정한다. 언급된 바와 같이, 종래의 밀봉 플랩(92)은 엔진 작동 매체가 인접한 플랩 사이의 가스 통로로부터 유출하는 것을 방지하도록 이용된다.
운전시, 노즐의 스로트의 크기(확대 및 수렴 플랩의 연결부에서의 크기)를 감소시키고 수렴/확대 형태를 변경하도록, 도 4에 도시된 위치로부터 플랩을 전개하기 위해, 액츄에이터(46)는 액츄에이터 연결 로드(86)를 우측으로 이동시키는 공지된 방식으로 연료(도시되지 않음)에 의해 작동된다. 동시에 원주 둘레에 이격된 다수의 구멍(90)(이 중 하나만이 도시됨)을 통해 도입되는 화살표(B)로 도시된 팬방출 공기로부터의 압력이 PBSR(30)을 액츄에이터(46)에 의해 발생되는 힘에 부가시킨다. 이 힘은 상술한 바와 같이 링크기구를 통해 펄크럼(32)에 전달된다. 펄크럼(32)은 플랩을 소망의 수렴/확대 형태로 위치시킨다. 따라서, 압력 평형은 피스톤 가압 팬 공기에 의해 달성되며, 피스톤이 실제로는 모든 수렴 및 확대 플랩에 부착된 동조 링이기 때문에 종래 기술에 개시된 평형 플랩의 필요성이 배제된다. 인로 인해 보다 짧은 수렴/확대 배기 노즐이 되고 부품수가 감소된다. 확대 플랩 링크(66)가 피벗 펄크럼 링크(32)에 연결되어 있기 때문에 엔진 설계자는 영역비계획을 선택하는데 많은 유연성을 갖는다.
지금까지 공지된 수렴/확대 노즐에 대하여 수렴 노즐 길이에 있어서 실질적으로 100%의 감소가 있는 것으로 평가된다. 또한, 지금까지 공지된 시스템보다 적은 수의 부품을 필요로 하는 이러한 운동 시스템으로 인해, 노즐의 전체 길이를 더 감소하면서 액츄에이터 행정에서의 실질적인 50%의 감소가 나타난다.
도 6은 액츄에이터(46)(모든 도면에서 유사 부분에 대해서는 동일한 참조부호가 부여됨)가 동조 링 PBSR(30)내에 장착되는, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. PBSR은 상이하게 구성되어 있고, 단면이 대체로 U자형이고 롤러(105)를 지지하는 한 쌍의 직경방향으로 이격된 포켓(104)을 지지하는 하우징(102)을 포함하며, 각 롤은 환상 정적 구조체(107, 109)의 표면상에 있다. 이들 표면들은 밀봉 표면이며 적합한 밀봉 부재를 필요로 한다. 도 4의 작업 챔버(56)와 유사한 작업 챔버(108)는 화살표(B)로 도시된 가압된 팬 방출 공기를 수용한다. 펄크럼 부재(32)와 액츄에이터(46)와 수렴 및 확대 플랩을 연결하는 링크기구의 위치는 도 4에 도시된 것에 비해 약간 변형되어 있다. 그러나, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이렇게 약간 변경된 링크기구 시스템과 동조 링/피스톤 조합을 갖는 수렴/확대 노즐의 작동은 도 4에 도시한 실시예와 관련하여 기술된 바와 실질적으로 동일하다. 본 실시예(도 6)와 본 발명에 따르면, 액츄에이터(46)를 지지하는 장착 브래킷(112)은 브래킷이 정렬된 환상 정적 구조체(117, 119)상에 형성된 플랜지(111, 113)에 부착되고 다수의 너트 및 볼트(114)(이 중 하나만이 도시됨)에 의해 고정되도록 설계된다. 이러한 설계로 인해 배기 노즐은 취약한 부위가 없으면서 하기의 이점을 갖는 제조가 용이한 완전한 후프형 구조체를 유지할 수 있다.
1) 완전한 후프형 형태가 압력 및 구조적 휨에 저항하고 임계 밀봉 표면을 접촉으로 유지한다.
2) 동조 링내에 액츄에이터(46)를 설치함으로써 펄크럼으로부터 오프셋된 액츄에이터 하중에 의해 발생되는 비틀림 모멘트가 감소된다.
3) 액츄에이터를 반경방향 내측으로 재위치시킴으로써 기체 설치 봉합체가 감소된다.
4) 동조 링이 정적 구조체에 의해 둘러싸여 있어, 가능한 압력 유발 휨에 의해 확실한 밀봉이 가능하다.
5) 밀봉 표면을 재위치시킴으로써 동조 링은 4개의 측면의 완전한 후프형 구조체가 되어 수렴 플랩 또는 작동 하중내의 임의의 변동에 대한 저항이 향상된다.
피벗 지지부는 정적 구조체(119)의 하측에 볼트 체결된 대향하는 플랜지(129, 131)를 갖는 환상 프레임을 구비한다. 이로 인해 종속 플랜지(133)는 반경 방향 외측으로 수축될 수 있고 피벗점(139)이 들어올려지고 입구로부터 플랩(34)의 플랩 표면과 라이너(87)의 내측 표면 사이에 형성된 냉각 통로까지 떨어져 위치될 수 있어, 수렴 플랩의 냉각이 향상된다.
본 발명이 상세한 실시예에 대하여 도시되고 기술되었지만, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위내에서 벗어나지 않고 형태와 그 세부사항에서의 다양한 변경이 행해질 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 축대칭 수렴/확대 배기 노즐은 유압식 액츄에이터의 작동 로드를 둘러싸고 그것을 동조 링에 정렬하며, 액츄에이터를 부착 구조체에 접근하는 것을 허용하도록 정적 구조체에 부착하고, 플랩 냉각 시스템의 냉각 능력을 향상하기 위해 또는 수렴 노즐의 피벗 기구를 위한 지지 구조체를 제공한다.

Claims (7)

  1. 항공기를 구동하는 가스 터빈 엔진 동력 장치용 수렴/확대 배기 노즐에 있어서,
    수렴 플랩 및 확대 플랩과,
    상기 수렴 플랩 및 상기 확대 플랩의 하중과 평형을 이루기 위한 압력 평형 동조 링 수단과,
    상기 배기 노즐을 작동시켜 수렴/확대의 형태를 변경하는 작동 수단으로서,상기 작동 수단은 상기 동조 링 수단에 연결되는 유압식 액츄에이터를 구비하고, 상기 작동 수단은 상기 동조 링 수단내에 위치되는, 상기 작동 수단과,
    동심원으로 배치된 이격된 환상 정적 구조체의 쌍을 포함하며,
    상기 동조 링은 상기 이격된 환상 정적 구조체의 쌍 사이에 배치되어 상기 수렴/확대 배기 노즐이 완전한 후프형 기구가 되는
    수렴/확대 배기 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정적 구조체로부터 연장되는 플랜지와, 상기 액츄에이터에 부착된 브래킷과, 상기 브래킷을 상기 플랜지에 부착하기 위한 볼트 및 너트 조립체를 포함하며, 상기 볼트 및 너트 조립체는 설치 및 제거를 용이하게 하도록 접근될 수 있는
    수렴/확대 배기 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터와, 상기 동조 링 수단과, 상기 수렴 플랩 및 상기 확대 플랩을 상기 펄크럼 레버에 상호연결하는 펄크럼 링크기구 수단을 포함하며, 상기 동조 링은 축선에 대하여 동축인 동심 연장부를 갖는 하우징과 상기 정적 구조체상에서 움직이도록 상기 연장부상에 장착되는 롤러를 구비하는
    수렴/확대 배기 노즐.
  4. 단거리 수직 이착륙 항공기를 구동하는 중앙 축선을 갖는 가스 터빈 엔진 동력 장치용 축대칭 수렴/확대 배기 노즐에 있어서,
    수렴 플랩 및 확대 플랩과,
    상기 수렴 플랩 및 상기 확대 플랩을 위치설정하도록 상기 축선에 대해 동축으로 배치된 동조 링과,
    상기 배기 노즐의 형태를 변경하도록 상기 동조 링을 작동시키는 유압식 액츄에이터로서, 상기 동조 링은 수렴 플랩 및 학대 플랩에 의해 발생된 하중과 평형을 이루는 피스톤 수단을 규정하는, 상기 유압식 액츄에이터와,
    동심원으로 배치된 이격된 환상 정적 구조체의 쌍을 포함하며,
    상기 동조 링은 상기 이격된 환형 정적 구조체의 쌍 사이에 배치되어 상기 수렴/확대 배기 노즐이 완전한 후프형 기구가 되는
    축대칭 수렴/확대 배기 노즐.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정적 구조체가 작업 표면과 상기 작업 표면상에서 구름 운동하도록 상기 동조 링상에 장착된 롤러 수단을 구비하여 상기 동조 링이 상기 액츄에이터에 의해 작동될 때 축방향으로 이동하는
    축대칭 수렴/확대 배기 노즐.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동조 링은 상기 축선에 대해 동심원으로 배치된 한 쌍의 이격된 환상의 축방향 연장 부재를 갖는 하우징과, 상기 롤러를 회전 지지하도록 각각의 상기 이격된 환형 축방향 연장 부재의 쌍내에 형성된 포켓을 규정하는 수단을 구비하는
    축대칭 수렴/확대 배기 노즐.
  7. 제 6 항에 있어서,
    피벗 운동하도록 상기 액츄에이터에 부착된 펄크럼 링크와,
    상기 수렴 플랩 및 상기 확대 플랩을 상기 펄크럼 링크에 부착하는 링크 수단으로서, 상기 링크 수단은 상기 정적 구조체와 상기 링크 수단 및 상기 펄크럼 중 하나의 링크에 부착된 피벗 연결부를 구비하는, 상기 링크 수단과,
    상기 피벗 연결부를 지지하는 지지부로서, 상기 지지부는 단부 플랜지를 갖는 브래킷을 구비하며, 상기 단부 플랜지는 상기 정적 구조체의 쌍 중 하나상에 형성된 플랜지와 결합하기에 적합한, 상기 지지부와,
    상기 수렴 플랩에 대해 동심원으로 배치되고 냉각 통로를 형성하도록 상기 수렴 플랩으로부터 이격되어 있는 냉각 라이너로서, 상기 연결 수단이 상기 냉각 통로의 입구로부터 이격되어 있는, 상기 냉각 라이너를 포함하는
    축대칭 수렴/확대 배기 노즐.
KR1019970049133A 1996-09-27 1997-09-26 축대칭수렴/확대배기노즐 KR100452668B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/721,888 1996-09-27
US08/721,888 US5794850A (en) 1996-09-27 1996-09-27 Enclosed pressure balanced sync ring nozzle
US08/721,888 1996-09-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980025049A KR19980025049A (ko) 1998-07-06
KR100452668B1 true KR100452668B1 (ko) 2004-12-17

Family

ID=24899728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970049133A KR100452668B1 (ko) 1996-09-27 1997-09-26 축대칭수렴/확대배기노즐

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5794850A (ko)
EP (1) EP0833047B1 (ko)
JP (1) JP3968672B2 (ko)
KR (1) KR100452668B1 (ko)
DE (1) DE69723381T2 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69719482T2 (de) * 1997-01-23 2004-03-18 Industria De Turbo Propulsores S.A., Zamudio Divergierende Düsenklappe für die Düse eines Gasturbinentriebwerks
US6212877B1 (en) * 1998-09-04 2001-04-10 General Electric Company Vectoring ring support and actuation mechanism for axisymmetric vectoring nozzle with a universal joint
FR2860046B1 (fr) * 2003-09-19 2005-12-02 Snecma Moteurs Volet chaud commande de tuyere axisymetrique de turboreacteur
US7458221B1 (en) * 2003-10-23 2008-12-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Variable area nozzle including a plurality of convexly vanes with a crowned contour, in a vane to vane sealing arrangement and with nonuniform lengths
US20080072604A1 (en) * 2006-09-26 2008-03-27 United Technologies Corporation Pressure balance control for gas turbine engine nozzle
US7854124B2 (en) * 2006-10-27 2010-12-21 United Technologies Corporation Combined control for supplying cooling air and support air in a turbine engine nozzle
US9719370B2 (en) * 2007-03-30 2017-08-01 United Technologies Corporation Linkage system with wear reduction
US7716932B2 (en) * 2008-07-24 2010-05-18 Spirit Aerosystems, Inc. Dilating fan duct nozzle
US20130145768A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 Honeywell International Inc. Case assembly with fuel or hydraulic driven vafn actuation systems
US9091230B2 (en) * 2012-05-16 2015-07-28 The Boeing Company Linked ring petal actuation for variable area fan nozzle
WO2014160449A2 (en) 2013-03-13 2014-10-02 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Three stream, variable area fixed aperture nozzle with pneumatic actuation
US9689346B2 (en) 2013-04-12 2017-06-27 United Technologies Corporation Gas turbine engine convergent/divergent exhaust nozzle divergent seal with dovetail interface
EP3008320B1 (en) * 2013-06-14 2020-07-29 Saab Ab Variable-geometry convergent-divergent exhaust nozzle for a jet engine and method for varying the nozzle
US9488130B2 (en) 2013-10-17 2016-11-08 Honeywell International Inc. Variable area fan nozzle systems with improved drive couplings
US10502091B2 (en) 2016-12-12 2019-12-10 United Technologies Corporation Sync ring assembly and associated clevis including a rib
CN112761814A (zh) * 2021-01-15 2021-05-07 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机喷管收敛片调节机构
FR3119869B1 (fr) * 2021-02-18 2023-02-10 Safran Aircraft Engines Partie arrière de turboréacteur comprenant une tuyère à loi a9/a8 étendue

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3792815A (en) 1972-11-24 1974-02-19 United Aircraft Corp Balanced flap converging/diverging nozzle
GB1444391A (en) * 1973-05-02 1976-07-28 Rolls Royce Exhaust nozzle structures
FR2244917B2 (ko) 1973-09-21 1978-01-13 Snecma
US4000854A (en) * 1975-10-02 1977-01-04 General Electric Company Thrust vectorable exhaust nozzle
US4049198A (en) * 1976-06-17 1977-09-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Duct pressure actuated nozzle
GB2254377B (en) * 1981-02-28 1993-03-31 Rolls Royce Pressure balanced variable area nozzle
US4440346A (en) 1981-12-28 1984-04-03 United Technologies Corporation Axially translatable variable area convergent/divergent nozzle
US4440347A (en) 1981-12-28 1984-04-03 United Technologies Corporation Simplified means for balancing the loads on a variable area nozzle
US4420932A (en) * 1982-03-02 1983-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Pressure control system for convergent-divergent exhaust nozzle
US4456178A (en) 1982-12-27 1984-06-26 United Technologies Corporation Exhaust nozzle assembly with dual unison ring structure
US5011080A (en) 1990-04-18 1991-04-30 United Technologies Corporation Convergent/divergent nozzle construction
US5215256A (en) 1992-07-16 1993-06-01 Barcza W Kevin Flap hinge arrangement for a convergent/divergent nozzle

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10103154A (ja) 1998-04-21
EP0833047B1 (en) 2003-07-09
US5794850A (en) 1998-08-18
JP3968672B2 (ja) 2007-08-29
EP0833047A3 (en) 1999-10-27
KR19980025049A (ko) 1998-07-06
EP0833047A2 (en) 1998-04-01
DE69723381T2 (de) 2004-04-15
DE69723381D1 (de) 2003-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100453669B1 (ko) 축대칭수렴/확대배기노즐
KR100452668B1 (ko) 축대칭수렴/확대배기노즐
US5797544A (en) C/D nozzle with synchronizing ring link suspension
EP1580420B1 (en) Axial divergent section slot nozzle
US4141501A (en) Nozzles for gas turbine engines
EP0704615B1 (en) Failsafe nozzle actuating system
US4049199A (en) Nozzles for gas turbine engines
EP0623742B1 (en) Nozzle seal assembly for a gas turbine engine exhaust nozzle
EP3816425B1 (en) An exhaust nozzle for a gas turbine engine
US4714197A (en) 2-D propulsive lift nozzle
EP0932755B1 (en) An axisymmetric vectoring nozzle actuating system having multiple power control circuits
US4552309A (en) Variable geometry nozzles for turbomachines
JP4578652B2 (ja) 軸対称方向制御ノズルのための直線作動及び方向制御リング支持機構
US4447009A (en) Three-dimensional axially translatable convergent/divergent nozzle assembly
US10184358B2 (en) Retractable exhaust liner segment for gas turbine engines
WO1992003649A1 (en) Axisymmetric nozzle with gimbled unison ring
EP0092345B1 (en) Vectorable nozzles for turbomachines
EP1995442B1 (en) Turbine engine valve assembly
US5494221A (en) Variable geometry turbojet engine exhaust nozzle
US5273213A (en) Variable area nozzle for turbomachines
GB2279703A (en) Variable Area Outlet
US20230258147A1 (en) Thrust reverser having three gates

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20101004

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee