KR950002910B1 - 배기 플랩 스피드 브레이크 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

배기 플랩 스피드 브레이크

제1도는 본 발명에 사용되고 항공기 날개에 의해 지지되는 제트기 엔진의 개략도.

제2도는 플랩과 작동기의 위치 설정을 도시하는 제1도에 도시된 엔진의 배기 노즐의 부분도.

제3도는 정상 작동 위치에 있어서 본 발명의 원리에 따라 만들어진 배기 플랩의 단일 세트의 사시도.

제4도는 스피드 브레이크 위치에 있어서 제3도에 도시된 배기 플랩의 세트의 다른 사시도.

제5도는 정상 작동 위치에 있어서 배기 플랩을 도시하는 엔진의 단면도.

제6도는 스피드 브레이크 위치에 있어서 배기 플랩을 도시하는 엔진의 단면도.

제7도는 종래 배기 플랩의 세트 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진 12 : 날개

18 : 노즐 20,64 : 덕트

22 : 파이프 32 : 아웃터 플랩

48 : 피스톤 52 : 파이프 로드

본 발명은 항공기에 제동을 증가시키기 위해 기류내로 연장하도록 이동되는 항공기 스피드 브레이크에 관한 것이며, 특히, 스피드 브레이크로써 배기 노즐 플랩을 사용하며, 플랩이 기류로 이동될때, 엔진 추력이 항공기의 브레이크를 증가시키면서 동시에 스포일해지는 배기 플랩 스피드 브레이크에 관한 것이다.

현재 많은 항공기는 스피드 브레이크로써 기류로 연장되는 플랩을 사용한다. 상업적인 항공기에 있어서, 플랩은 종종 날개의 상부면에 장착되고 사용중이 아닐때 날개와 같은 높이에 놓여있다. 항공기 속력을 늦추기 위해, 플랩은 항공기의 제동을 증가시키도록 날개면에서 기류쪽으로 상향으로 연장된다.

전투기에 있어서, 스피드 브레이크로써 작용하는 플랩은 기체에 대개 장착된다. 사용하지 않을때, 플랩은 항공기의 불필요한 제동을 일으키지 않도록 플랩이 장착된 기체의 표면과 동일 높이에 놓인다. 기체 운항 동안 항공기 속력을 늦추거나 제동을 증가시키기 위해서, 플랩은 기류로 연장된다.

스피드 브레이크로써 작용하는 플랩의 기류쪽으로의 이동은 일반적으로 엔진 제어 플랩과 무관하다. 특히, 스피드 브레이크 플랩의 이동은 엔진 추력의 스포일을 일으키지 않는다.

현재 제트기 엔진은 일정 속도로 그리고 요구 방향으로 소정 합성 추력을 제공하기 위해 연소 배출 가스를 대기로 내뿜는 가스 터빈 엔진이다. 엔진의 배기 노즐은 연소 배출 혹은 배기 가스의 압력 및 열 에너지를 속도와 추력으로 변화시키는 목적을 가진다.

배기 노즐은 예를들면, 고정영역, 가변영역, 집속형 및 집속-분산형 등 다양한 형태일 수 있다. 고정 영역 노즐은 엔진 작동 상태의 좁은 영역에서만 효율적이다. 노즐의 영역은 터빈의 배압에 영향을 주므로 rpm, 추력 및 배기 가스 온도에 영향을 미치므로 중요하다.

가변 영역 노즐은 종종 작동 상태의 변화, 즉 모든 작동 상태에서 압력 및 온도의 수정 밸런스 하에서 높은 엔진 능률을 유지하는데 사용되어 왔다. 애프터버너를 가진 엔진에 있어서, 가변 영역 노즐이 요구된다. 애프터 버닝 제트 파이프의 영역은 동일 엔진에 대한 보통 제트 파이프보다 더 크다. 가스류의 증가 체적에 대한 적당한 출구 영역을 제공하기 위해 노즐은 애프터버너가 꺼지며 좁혀지고 애프터 버너가 켜지면 개방된다.

집속형 노즐은 일정한 내부 압력을 엔진지하고 또 노즐 출구에 음속을 발생한다. 이 형태의 노즐에 있어서 가스 흐름은 터빈을 떠날때 아음속이다. 집속형 노즐에 있어서, 가스 속도는 음속을 초과하지 않는다. 가스가 음속을 초과하기 위해서, 집속-분산형 노즐이 사용되어야 한다. 분산 부분에 있어서, 가스 속도는 가스 팽창의 방향을 외향 후방으로 제어하면서 가스체적을 증가함으로써 초음속으로 증가된다.

가변 영역 노즐은 출구 영역을 변화시키도록 노즐의 출구 단부에 다양한 플랩을 사용해왔다. 집속형 노즐에서 출구 영역을 변화시키기 위한 한 플랩의 예는 발명의 명칭이 "역추력 장치를 가진 파워 플랜트"인 본 발명의 양수인에게 양도된 1968년 6월 4일 특허된 미합중국 특허 제3,386,247호에 기재되어 있다. 힌지된 플랩에는 노즐 영역을 변화시키기 위해 엔진의 중심선을 향해 그리고 멀어지게 이동되는 것이 제공되어 있다. 플랩은 역 추력 동안 엔진의 출력을 스포일시키기 위해 개방되나 스피드 브레이크로써 사용되지 않을뿐아니라, 비행중 추력을 스포일 시키지도 않는다.

스피드 브레이크로서 작용하는 플랩의 기능이 배기 노즐을 제어하는 플랩의 기능과 합해질 수 있다면, 이것은 유용한 개선일 것이다. 이 개선은 특히 스피드 브레이크의 작용이 엔진의 추력을 동시에 스포일하도록 작용한다면 유용할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 항공기의 속력을 늦추고 배기 노즐을 제어하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 항공기의 속력을 늦추고 또 엔진의 추력을 스포일하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기류로 이동될때 스피드 브레이크로 작용하고 동시에 추력의 스포일링을 일으키는 배기 플랩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제1플랩이 스피드 브레이크로 작용할때, 제2플랩이 엔진의 추력을 스포일하도록 배기 플랩의 제2어레이에 연결되는 배기 플랩의 제1어레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배기 플랩과 일체로 형성된 스피드 브레이크를 제공하므로, 기체에 장착된 스피드 브레이크를 제거함으로 기체의 중량을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배기 플랩 시스템의 사용시에 엔진 작동 상태를 변화하지 않고 동시에 스피드 브레이크와 추력 스포일 효과를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 초크 포인트에서 가스 음속을 유지하면서 출력을 스포일시키는 노즐의 초크 포인트의 후방 배기 플랩을 사용함으로써 엔진 작동 상태를 유지하면서 동시에 스피드 브레이크 및 추력 스포일 효과를 제공하는 것이다.

간략하게, 본 발명의 양호한 실시예에 따라서, 스피드 브레이크로써 작용하도록 기류로 외향으로 이동될 수 있는 아웃터 플랩을 가진 가변 영역 노즐이 제공되어 있다. 아웃터 플랩은 기류로 이동될 수 있도록 분산형 플랩에 연결되고, 분산형 플랩은 엔진의 추력을 스포일시키도록 외향으로 이동된다.

본 발명의 상술 목적, 특징 및 장점은 아래의 도면을 참조로 상세히 설명되어질 것이다.

도면을 참조하면, 제1도에는 본 발명에 사용되는 제트기 엔진 전체를 도면부호(10)으로 표시하고 있다.

엔진(10)은 종래 철탑 구조에 의해 날개(12)와 같은 항공기 구조체에 의해 지지될 수 있다. 엔진(10)은 또 항공기상의 다른 편리한 위치에 장착되거나 예를들면 테일 구조체내에 혹은 부착될 수 있다.

엔진(10)은 공기가 공기 흡입구(16)으로 들어가서 연소 연료에 의해 가열되므로써 공기 체적을 증가시키는 가스터빈 엔진이다. 연소 배출 가스는 가변 영역 집속-분산형 배기 노즐(18)을 통해 대기로 내뿜는다. 연소 배출 가스는 상당한 고압과 저속으로 노즐에 들어가서 배기 노즐의 집속 영역에서 음속으로 가속되고 배기 노즐의 분산 영역에서 초음속으로 가속된다.

제2도를 참조하면, 배기 덕트(20)에 연결된 배기 노즐(18)의 부분도가 도시되어 있다. 덕트(20)는 아웃터 실린더 벽(24)에 의해 둘러진 일반적으로 실린더형 배기 파이프(22)로 구성된다. 벽(24)은 엔진(10)의 실린더형 아웃터 케이싱(26)에 의해 둘러진다. 벽(24)과 케이싱(26) 사이의 환상 공간(27)은 다양한 엔진제어 기구를 에워싼다.

배기 노즐(18)은 직렬 집속형 플랩(28), 직렬 분산형 플랩(30)과 직렬 아웃터 플랩(32)로 구성되는데, 각각의 플랩은 노즐(18) 둘레에 원주방향으로 이격되어 있다. 다른 방법으로, 노즐에서 보면, 일련의 플랩 세트로써 보여지며, 각각은 상호 연결된 집속, 분산형 및 아웃터 플랩으로 구성되며, 각 플랩 세트는 노즐(18) 둘레에 원주방향으로 이격되어 있다. 제3도에 확대 도시한 바와 같이, 각 플랩 세트(34)는 핀(36)에 의해 배기 파이프(22)의 벽(24)에 집속형 플랩의 전방 단부가 연결되고, 핀(36)에 의해 분산형 플랩(30)의 전방 단부에 집속형 플랩의 후방 단부가 연결된 집속형 플랩(28)로 구성된다. 핀(40)에 의해 아웃터 플랩(32)의 후방 단부에 분산형 플랩(30)의 후방 단부가 연결된다. 아웃터 플랩(32)의 전방 단부는 아웃터 플랩 작동링(44)과 아암(45)에 핀(42)에 의해 연결된다. 핀 연결부(36,38,40,42)는 플랩이 서로에 대해서 회전하도록 한다.

제2도에 도시한 바와 같이, 아웃터 플랩 작동링(44)은 집속형 플랩(28)을 에워싼다. 작동링(44)은 핀(42)(제3도)에 의해 아웃터 플랩에 회전가능하게 연결된 아암(45)에 의해 각 아웃터 플랩(32)에 연결된다.

작동 기구(46)는 서로에 대해 세트로 플랩을 이동시키기 위한 환형 공간(27)에 에워싸여 도시되어 있다. 예로, 제2도에 부분적으로 도시된 바와 같이, 피스톤(48,50)은 배기 파이프(22) 둘레에 원주방향으로 이격되고, 예를들면, 볼트(도시하지 않음)에 의해 엔진 구조에 적소에 적당히 유지된다. 피스톤 로드(52)는 작동링(44)에 연결된다. 피스톤 로드(52)가 왼쪽으로 이동해서 피스톤(48)로 끌어들어갈때, 작동링(44)은 제4도에 도시한 바와 같이 아암(45)이 왼쪽으로 이동해서 아웃터 플랩(32)을 상향으로 이동시키고 분산형 플랩(30)을 핀(38)에 대해 상향으로 회전하드록 왼쪽으로 이동된다. 피스톤(48)은 피스톤(48)이 작동될때 링(44)에 균일한 힘을 제공하도록 배기 파이프(22)의 원주 둘레에 적당히 균일하게 이격되어 있다.

피스톤 로드(54)는 롤러(58)를 에워싸는 집속형 플랩 작동링(56)에 연결되며, 각각은 각 집속 플랩(28)의 상부면이 있는 캠 표면(60)상에 얹혀 있다. 제2도에 도시한 바와 같이, 집속형 플랩 작동링(56)은 집속 플랩(58)을 에워싼다. 더 상세히 설명하면, 작동링(56)은 롤러(58)에 의해 각 집속형 플랩(28)에 작동적으로 연결된다. 피스톤(50)은 피스톤이 작동될때 링(56)에 균일한 힘을 제공하도록 배기 파이프(22)의 원주 둘레에 적당히 균일하게 이격된다. 더 상세히 설명하면, 파이프 로드(54)의 이동은 집속형 플랩(28)을 상,하로 이동시키면서, 또 분산형 플랩(30)과 아웃터 플랩(32)를 상,하로 이동시킨다.

본 발명을 기술하는데 사용되는 가스터빈 엔진(10)이 작동될때, 연소 방출 가스는 롤러(58)와 접촉하도록 집속형 플랩(28)을 외향으로 밀어내도록 집속형 플랩에 압력을 가한다. 롤러(58)는 집속형 플랩의 외향 이동을 제한한다. 집속형 플랩(28)은 주 엔진 제어이며 집속형 플랩의 후방 단부에 있는, 배기 노즐의 최소 혹은 초크 영역을 제어하도록 엔진 파워를 증가시키거나 감소시킬때가 있는 경우에 이동된다. 따라서, 집속형 플랩(28)과 그것의 연관 초크 영역은 터빈상의 배압을 제어하므로 rpm, 추력 및 배기 가스 온도를 제어한다. 엔진 파워가 예를들어 증가될때, 파이프 로드(54)는 피스톤(50)에서 외향으로 연장하고 집속형 플랩 작동링(56)을 후방으로 이동시킴과 동시에, 캠표면(60)의 프로화일이 연소 가스류의 증가된 체적에 대한 적당한 량만큼 초크영역을 증가시키도록 집속형 플랩(28)을 개방에 의해 롤러(58)를 오른쪽으로 이동시킨다. 집속형 플랩의 외향 이동은 분산형 플랩(30)이 외향으로 이동하게 한다. 분산형 플랩(30)의 외향 이동은 집속, 분산형 및 아웃터 플랩과 함께 핀(36)에 고정된 분산형 플랩의 전방 단부와 핀(42)에 고정된 아웃터 플랩의 전방 단부로 4개의 바아를 연결한다. 집속형 플랩의 후방 단부에 있는 초크 포인트는 집속/분산형 플랩비가 캠표면 프로화일을 동역학적으로 따르기 때문에, 집속 및 분산형 플랩의 적당한 형상의 표면, 길이를 선택을 통하여 노즐의 최소 직경으로써 유지된다. 4개 바아 연결체의 부분으로써의 아웃터 플랩(32)은 역시 이동될 것이다. 그러나, 아웃터 플랩 이동은 적고 아웃터 플랩은 기체 연장부에 남아 집속형 플랩 이동 동안 항공기의 불필요한 제동을 일으키지 않는다.

원주방향으로 이격된 집속형 플랩(28)의 어레이는 배기 노즐내의 집속형 덕트(62)를 형성한다. 연소 배기가스는 집속형 덕트(62)의 출입구에서 충분한 압력을 받기 쉬우므로 집속형 덕트를 통하는 속도의 변화는 초크 포인트에서 음속을 일으키는데 충분하다. 원주 방향으로 이격된 분산형 플랩(30)은 배기 노즐내의 분산형 덕트(64)를 형성한다. 분산형 덕트(64)에 있어서, 배기 가스는 외향으로 팽창해서 초음속으로 증가된다.

제5도는 정상 작동 상태에서의 아웃터 플랩(32)을 가진 노즐(18)의 단면도이다. 분산형 플랩(30)은 분산형 덕트(64)가 공기 밀폐되도록 작용하는 분산형 시일(66)과 함께 도시되어 있다. 뿐만 아니라 집속형 플랩은 집속형 덕트를 밀폐하도록 작용하는 집속형 시일을 가진다. 제6도는 스피드 브레이크 위치에서의 아웃터 플랩(32)을 가진 노즐의 단면도이다.

종래 플랩 세트(68)는 제7도에 도시되어 있으며, 집속형 플랩(70), 분산형 플랩(72), 아웃터 플랩(74)과 강성 압축 링크(76)를 가진다. 집속형 플랩(70)의 전방 단부는 핀(78)에 의해 엔진 구조체에 회전가능하게 연결된다. 집속형 플랩(70)의 후방 단부는 핀(80)에 의해 분산형 플랩(72)의 전방 단부에 회전가능하게 연결된다. 분산형 플랩(72)의 후방 단부는 아웃터 플랩(74)의 후방 단부에 연결된 핀(84)가 얹혀있게 확대 슬롯을 가진다. 슬롯(82)은 서로에 대해 아웃터 플랩과 분산형 플랩의 회전과 이동 둘다 허용한다. 아웃터 플랩(74)의 전방 단부는 핀(86)에 의해 엔진 구조체에 연결된다. 압축 링크(76)는 역시 핀(86)에 의해 엔진 구조체에, 핀(88)에 의해 분산형 플랩(72)에 회전가능하게 연결된다. 피스톤(90)은 본 발명에 대해서 설명한 바와 같이 집속형 플랩의 캠표면(92)상에 얹혀 있는 롤러(92)를 통해 분산형 플랩(70)을 작동시킨다. 그러나, 플랩에 의해 형성된 종래의 4개 바아 연결체와 압축 링크는 아웃터 플랩(74)를 기류를 향해 외향으로 이동시키지 못하며 스피드 브레이크로써 역활을 하지 못한다.

항공기의 속력을 늦추거나 혹은 비행을 수행하도록 스피드 브레이크를 작동시키기 위해서, 피스톤(48)은 피스톤(48)내로 피스톤 로드(52)를 끌어당기고 링(44)을 왼쪽으로 이동시키므로써 아웃터 플랩(32)가 기류로 이동되어 항공기에 제동을 건다. 동시에 플랩(32)이 외향으로 이동되면, 분산형 플랩(30)은 외향으로 회전되어 분산형 덕트내의 확장 가스가 분산형 플랩에서 떨어져서 거의 즉시 대기압으로 나가게 하므로써 추력을 스포일시킨다. 따라서, 스피드 브레이크의 2가지 작동은 흘 제공시키고 항공기의 속력을 빨리 늦추도록 추력을 스포일시키는 것이다. 배기 가스가 초크 포인트에서 음속을 내기 때문에, 엔진 전방의 초크 포인트는 그것의 압력비와 rpm을 유지한다. 스피드 브레이크가 피스톤(48)에서 피스톤 로드(52) 연장해서 링(44)을 오른쪽으로 이동시키므로써 아웃터 플랩(32)을 정상 위치로 이동하고 분산형 플랩(30)을 제3도 및 제5도에 도시한 바와 같이 작동 위치로 이동시키는 작동 피스톤(48)에 의해 복원될 때, 배기 가스는 엔진 콘스탄트에 영향을 끼치지 않고 이전 레벨로 거의 순간적인 추력을 일으키는 분산형 플랩에 다시 부착된다. 이전 파워 레벨로 순간적으로 복귀할 수 있는 능력은 특히 전투기에서 유용하다.

본 발명은 가변 영역 집속-분산형 배기 노즐을 가진 가스터빈 엔진을 사용하는 실시예에서 기술되어 있지만, 본 발명은 제트엔진의 다른 형태 뿐만 아니라 배기 노즐의 다른 형태에 동등하게 사용될 수 있다. 본 발명이 고정이든지 혹은 가변 영역 집속형 노즐에 사용된다면, 기류내로의 아웃터 플랩의 이동은 연전히 스피드 브레이크로써 작용한다. 그러나, 집속형 플랩의 외향 이동은 동시에 추력을 스포일하는데 사용될 수있을 것이다. 추력이 이 실시예에서 초크 포인트의 전방으로 스포일되기 때문에, 엔진 콘스탄트는 영향을 받을 것이며 파워는 조정을 필요로 할 것이다. 스피드 브레이크가 복원되면, 집속형 플랩은 정상 작동 위치로 돌아갈 것이지만, 파워를 채울만한 순간적인 회복은 없을 것이다.

여기에는 본 발명의 양호한 실시예와 몇몇 변경예를 도시하였지만, 본 발명의 정신과 범주에서 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 일어날 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (11)

1. 항공기에서 제동을 증가시키기 위해 기류로 연장가능한, 배기 노즐의 부분인 하나 혹은 그 이상의 제1플랩과, 하나 혹은 그 이상의 제1플랩이 기류로 연장할때 엔진의 추력을 스포일시키도록 충분히 개방되는, 배기 노즐의 부분인 하나 혹은 그 이상의 제2플랩과, 하나 혹은 그 이상의 제1플랩을 기류로 연장하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 엔진의 배기 노즐과 일체로 형성된 항공기 스피드 브레이 크.
2. 제1항에 있어서, 제1,2플랩은 제1플랩의 이동이 제2플랩의 이동을 일으키도록 상호 연결되어 있는것을 특징으로 하는 항공기 스피드 브레이크.
3. 제2항에 있어서, 제1플랩은 아웃터 플랩이고 제2플랩은 집속형 플랩인 것을 특징으로 하는 항공기 스피드 브레이크.
4. 제2항에 있어서, 제1플랩은 아웃터 플랩이고 제2플랩은 분산형 플랩인 것을 특징으로 하는 항공기 스피드 브레이크.
5. 가변영역 집속-분산형 배기 노즐을 가지는 제트 엔진에 있어서, 엔진 작동 동안 기류에서 거의 벗어나는 정상적인 위치에 놓이고, 전방 단부와 후방 단부를 가지는 적어도 하나의 아웃터 배기 노즐 플랩과, 전방 단부와 후방 단부를 가지는 적어도 하나의 분산형 배기 노즐과, 분산형 플랩의 후방 단부에 연결된 아웃터 플랩의 후방 단부와, 아웃터 플랩이 스피드 브레이크로 작용시키고, 외향으로 이동하는 접속된 분산형 플랩이 엔진의 추력을 스포일시키도록 기류내로 아웃터 플랩을 연장하기 위해 아웃터 플랩을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.
6. 제5항에 있어서, 상기 아웃터 플랩은 상기 분산형 플랩에 회전가능하게 연결되고, 상기 수단은 아웃터 플랩의 전방 단부에 연결된 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.
7. 일반적인 실린더형 아웃터 케이싱내에 에워싸이고 가변영역 집속-분산형 배기 노즐을 가지는 제트엔진에 있어서, 정상 사용중 필히 아웃터 엔진 케이싱의 연결체로서 기류로부터 벗어난 위치에 위치된 아웃터 플랩, 집속형 플랩과 분산형 플랩으로 각각 구성된, 노즐 둘레에 원주 방향으로 이격되고 노즐을 형성하는 다수의 배기 노즐 플랩 세트와, 아웃터 플랩을 스피드 브레이크로써 작용하도록 기류내로 연장하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.
8. 제7항에 있어서, 스피드 브레이크로써 작용하도록 아웃터 플랩을 연장하는 수단은 동시에 엔진의 추력을 줄이기 위해 분산형 플랩을 외향으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.
9. 제7항에 있어서, 각 플랩 세트에서, 각 플랩은 전방 및 후방 단부를 가지는데, 집속형 플랩의 후방단부는 분산형 플랩의 전방 단부와 회전가능하게 연결되고, 분산형 플랩의 후방 단부는 아웃터 플랩의 후방단부와 회전가능하게 연결되고, 아웃터 플랩의 전방 단부는 연장하기 위한 수단에 연결되는 것을 특징으로하는 스피드 브레이크.
10. 제8항에 있어서, 연장하기 위한 수단은 각 아웃터 플랩의 전방 단부에 연결된 작동링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.
11. 제10항에 있어서, 스피드 브레이크 작동 동안 분산형 플랩의 이동은 엔진의 초크 포인트가 분산형 플랩의 전방에 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 스피드 브레이크.