KR960003685B1 - 축회전 조절 날개를 지니는 면적조절 및 추력 벡터링 날개캐스케이드 - Google Patents

축회전 조절 날개를 지니는 면적조절 및 추력 벡터링 날개캐스케이드 Download PDF

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Description

축회전 조절 날개를 지니는 면적조절 및 추력 벡터링 날개캐스케이드
제1a 및 1b도는 벡터링 날개캐스케이드(vectoring vane cascade)를 지니는 가스터어빈엔진 배기노즐의 축단면도.
제2a, 2b 및 2c도는 벡터링 이동범위에서 작동되는 본 발명에 따른 날개캐스케이드의 설명도.
제3a, 3b, 3c 및 3d도는 구동연결장치를 지니는 본 발명에 따른 접힘이 가능한 벡터링 날개캐스케이드의 횡단면도.
제4a, 4b 및 4c도는 다른 연결장치를 지니는 접힘이 가능한 벡터링 날개캐스케이드를 도시하는 도면.
제5도는 본 발명에 따른 이중흐름 조절날개를 지니는 벡터링 날개캐스케이드의 횡단면도로서, 본 발명에 따른 연결장치의 제3의 실시예가 도시된다.
제6도는 종래의 단순한 유니슨 캐스케이드장치(unison cascade arrangement)와 본 발명의 흐름조절장치에 대한 벡터링 날개케스케이드의 배기가스 유로면적의 변화를 나타내는 도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 배기노즐 12 : 중심축
14 : 측벽 16,18 : 이동플랩조립체
20 : 배기가스 22,24 : 플랩
26 : 날개캐스케이드 28,29,30 : 캐스케이드 날개
36 : 흐름조절날개
본 발명은 가스흐름을 배향시키는 다수의 가변회전날개를 지니는 날개캐스케이드(Vane cascade)에 관한 것이다.
캐스케이드를 통과하는 가스흐름을 선택적으로 배향시키기 위해서 각각의 회전날개로 구성된 개스케이드를 사용하는 것은 항공기 기타 유사한 용도에서 요구되는 추력방향을 결정하는 방법으로 알려져 있다. 이러한 가변 날개캐스케이드의 하나가 알.이.코신(R.E.Kosin)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,100,377호에 도시되어 있다. 가스터어빈엔진의 출구에는 다수의 별개로 이동가능한 날개가 구비되어 있는데, 이를 날개는 엔진배기를 정상 전방비행중에는 항공기의 주축을 따라서 후방으로 향하게 하거나 수직 또는 단거리 이륙 또는 착륙비행 중에는 별도의 상향 양력을 제공하기 위하여 항공기 장축에 수직하게 아래로 향하게 한다. 날개는 이러한 2가지 위치사이의 이동범위에서 이동되어서 이러한 2가지 비행형태 사이에서 변동되는 다수의 중간추력 벡터를 제공한다.
이. 디. 앨더슨(E.D.Alderson)에게 허여된 미합중국 특허 제3,335,960호에는 추력을 감소시키기 위하여 가스흐름유로를 스포일링시킴으로서 추력벡터링과 추력조절을 제공하는 다수의 이동날개를 구비한 가스터어빈 출구가 도시된다.
종래에 잘 알려져 있듯이, 이러한 가변날개캐스케이드는 대개 필요한 집중추력벡터 또는 가스배출유로면적을 제공하도록 각각의 스케줄 또는 기타 제어신호에 따라 각각의 날개를 배열시키는 다수의 작동기를 사용한다.
특히, 가스터어빈엔진 또는 유사물로부터의 배기가스의 흐름에 대해 추력벡터링을 제공할 필요가 있는 날개캐스케이드에 있어서는, 캐스케이드를 통과하는 집중배기가스유로면적은 가스터어빈엔진의 작동에 불안정을 야기시키지 않도록 거의 일정하게 유지되는 것이 좋다. 가스터어빈엔진의 작동을 잘아는 사람들이 알고 있는 것과 같이 엔진배기노즐의 면적이 갑자기 증가하거나 감소하면 엔진회전자가 과속되거나 압축기 날개가 실속하게 된다.
추력벡터링을 위해 함께 회전하는 다수의 날개를 지니는 날개캐스케이드의 경우에 벡터링 캐스케이드로부터의 가스흐름에 수직하게 측정된 노즐축구면적이 날개각의 사인함수라는 것이 알려져 있다. 따라서, 일반적인 캐스케이드평면에 대해 45°의 각으로 위치된 날개를 지니는 캐스케이드의 출구면적은 날개가 캐스케이드 평면에 대해 수직, 즉 90°로 위치되면 유로면적의 대략 70%가 된다.
이러한 가스유로면적의 거의 30%의 변동은 가변날개캐스케이드가 추력변동 또는 추력조정 가스터어빈엔진 배기노즐로부터 배기가스를 배출시키는 경우에 발생된다. 이러한 경우에는 각각의 날개를 전방추력 비행형태를 이루기 위해서는 후방으로, 축상추력없이 고도의 좌우추력을 이루기 위해서는 측방으로 그리고 후방 또는 역전추력을 이루기 위해서는 전방으로 배기가스의 흐름을 향하게 함께 회전시켜서 항공기의 장축에 대해서 캐스케이드의 평면을 가변적으로 향하게 하는 것이 필요하다. 이러한 추력벡터링의 필요성과 적용을 잘 아는 사람들이 알고 있듯이, 2가지 추력형태로의 전환시간은 특히 착륙 또는 고속도피조종 중에는 1-2초 정도이다.
어떠한 항공기에서와 마찬가지로, 무게를 줄이고 복잡성을 없애는 요구는 이러한 분야의 설계자에게는 최우선의 목표이다. 각각의 날개를 위치시키는데 있어서 고도의 여유를 제공하는 다수의 작동장치에는 비교적 무겁고 작동시키기에 복잡하다. 필요한 것은 그곳을 통과하는 가스흐름을 순간적으로 벡터링시키고 동시에 일정한 집중가스유로면적을 유지시키는 간단한 한개의 작동기를 지니는 가변위치 날개캐스케이드이다.
따라서, 본 발명의 목적은 가스터어빈엔진 배기흐름을 선택적으로 배출하기 위한 벡터링 날개캐스케이드를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 날개캐스케이드의 추력 벡터링작동에 상응한 날개이동범위 전체에 있어서 일정한 집중가스유로면적을 이루는 날개캐스케이드를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 최소한 벡터링 이동범위내에서 최소한 하나의 흐름조절날개의 이동을 캐스케이드날개의 이동의 반대방향으로 동시에 이동시켜서 일정한 유로면적을 이루게 하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흐름조절 캐스케이드날개가 그곳을 통과하는 어떤 가스흐름에 폐쇄흐름을 이루도록 중첩위치로 선택적으로 회전되는 캐스케이드 흐름조절 날개장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단지 하나의 직선형 작동기로 이러한 날개이동을 수행하는 연결장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따라서, 추력벡터링 가스배출날개캐스케이드는 그로부터의 가스터어빈엔진의 배기가스 같은 가스의 흐름을 선택적으로 배향시키도록 함께 이동가능한 다수의 스팬방향으로 나란하게 회전하는 날개를 구비한다. 캐스케이드날개는 배기가스를 후방으로 향하게 조절되는 제1의 전방추력위치와 캐스케이드로부터 직접 가스를 배출시키도록 캐스케이드 구조물의 평면에 수직하게 위치되는 제2의 측방추력위치 및 배기가스가 전방으로 향하게 조절되는 제3의 후방추력위치로 이루어진 다수의 흐름배향위치 사이로 이동된다.
또한, 본 발명은 날개가 흐름배향 또는 추력벡터링의 이동범위로 이동할 때 집중캐스케이드 가스유로면적의 어떠한 변화도 없게 하는 수단을 제공한다. 본 발명에 따르면, 흐름조절날개가 캐스케이드의 단부날개의 하나와 인접하게 제공된다. 흐름조절날개는 캐스케이드날개의 회전축에 평행한 축 중심으로 회전되고, 제1, 2 및 제3의 위치 사이에서 캐스케이드날개의 이동에 대해 반대로 회전된다.
작동시에, 흐름조절날개는 캐스케이드날개가 제1 및 3의 위치에 있을때는 캐스케이드날개와 날개방향으로 나란히 위치되어서 캐스케이드로부터의 가스를 전방 또는 후방으로 필요에 따라서 함께 배기시킨다. 캐스케이드날개가 제2의 정상위치로 이동되면 흐름조절날개의 반대회전이동은 흐름조절날개가 인접한 단부 캐스케이드날개와 날개방향으로 수직하게 위치되는 폐쇄방향을 만들어서 가스흐름의 일부를 폐쇄하고 동시에 집중 캐스케이드 가스유로면적을 일정하게 유지시킨다.
본 발명의 다른 실시예는 캐스케이드날개가 하나의 조절된 추력벡터링 위치에서 각각의 날개들이 인접한 날개와 중첩되거나 접촉되는 오버랩핑의 접힌 위치로 이동할 때 흐름조절날개의 회전방향을 역전시키는 장치를 지닌다. 중첩되는 접힌 날개는 공기역학적 또는 흐름폐쇄 목적으로 폐쇄된 가스저지부를 제공한다.
캐스케이드날개는 제1의 조절위치와 접힌 오버랩핑 위치사이에서 제공되는 접힘이동범위에서 이동되기 때문에 캐스케이드날개와 함께 회전하는 흐름조절날개는 인접한 단부날개에 대하여 중첩배향을 이룬다. 또한, 축회전(untation)으로 불리우는 흐름조절날개의 이러한 역전회전이동은 접힘이 가능한 일정면적 날개캐스케이드를 제공하여 여러가지 용도에서 선택가능한 추력벡터링을 제공하는데 효과적이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 제1 및 제2의 2개의 흐름조절날개를 지니는 날개캐스케이드를 제공한다. 각각의 흐름조절날개는 캐스케이드의 단부날개의 하나 또는 다른 하나와 인접하게 위치된다. 흐름조절날개는 추력벡터링 이동범위내에서 캐스케이드날개에 대해 반대로 서로가 함께 회전되고, 접힌 실시예에서는 접힘이동범위내에서 캐스케이드날개가 함께 회전된다. 이중흐름조절날개를 설치함으로서, 본 발명은 캐스케이드의 배치와 크기에 보다 큰 여유를 주며, 또한 벡터링 작동중에 일반적으로 일정한 추력중심선을 유지시키는 데도 보다 큰 여유를 준다.
본 발명의 캐스케이드의 또 다른 특징은 하나의 직선형 작동기에 의해서 각각의 날개를 배향시키는 연결장치에 있다. 이러한 연결장치는 종래에는 일반적이던 여러개의 작동기를 사용하는 것을 피하기 때문에 항공기 및 기타 용도에서 무게가 감소되고 덜 복잡한 바람직한 특징들을 부여한다.
특히, 본 발명에 따른 연결장치는 상기에 언급한 바와같이 캐스케이드날개를 함께 위치시키는데 직선형의 작동기에 링크에 고정된 캠레이스는 유니슨링크의 변환에 따라서 적당한 축회전이동을 흐름조절날개에 전달하는 제2의 연결장치를 구동시켜서 캐스케이드의 이동작동범위내의 매지점에서 흐름조절날개의 적당한 배향을 보장한다.
본 발명에 따른 캐스케이드장치의 기타 목적 및 장점은 하기의 설명과 청구범위 및 도면을 참조하면 명백해진다.
제1a도는 가스터어빈엔진(도시않됨)가 노즐(10)의 중심축(12)에서 자른 배기노즐(10)의 횡단면도를 도시한다. 상기 노즐은 한쌍의 간격져 있는 측벽(14)과 그 사이에서 연장하는 상하부의 이동가능한 플랩조립체(16,18)을 지니는 2D 형태로 되어 있다. 이러한 노즐은 대개 항공기 또는 유사물을 구동시키도록 하는 전방추력을 제공하기 위해서 가스터어빈엔진으로부터 배기가스(20)를 후방으로 배출시킨다.
경우에 따라서, 기동성의 목적이나 항공기가 착륙하는 동안에 속도를 감속하기 위하여 역방향 또는 기타 방향의 추력을 제공하는 것이 요구된다. 제1a 및 1b도에 도시된 노즐은 제1b도에 도시된 바와같이 이러한 변경가능한 추력능력을 제공하는데, 플랩조립체(16)의 전방플랩(22,24)은 제1a도에 도시된 축상배기유로에 대해 폐쇄상태로 회전한다. 따라서, 배기가스(20)는 제1b도에 도시되듯이 측방으로 전환되어 대향된 날개캐스케이드(26)를 통하여 노즐(10) 밖으로 빠져나간다. 하기에 보다 상세히 설명되겠지만, 대향된 캐스케이드(26)는 배기가스(20)의 흐름을 선택적으로 조정하도록 하는 다수의 이동가능한 날개를 지닌다. 제1a 및 1b도에 도시되는 것과 같은 노즐은 본 발명에 따른 날개캐스케이드(26)가 비록 없다 할지라도 우드워드(wood ward)에게 허여된 미합중국 특허 제4,641,782호에 상세히 도시되고 설명되어 있다.
제2a 및 2b도는 본 발명의 제1실시예에 따른 각각의 날개캐스케이드(26)를 도시한다. 제1a 및 제1b도에 도시된 바와같은 축상의 가스유로로부터 전환가능한 배기가스(20)는 도시된 것처럼 위로부터 날개캐스케이드(26)속으로 흐른다. 날개캐스케이드(26)는 다수의 캐스케이드날개(28,29,30)를 지니며, 이들 각각은 이들을 통하여 스팬방향으로 연장하는 상응한 축(31,32,33)을 중심으로 회전가능하다. 제2a도는 제1의 전방추력위치에 있는 캐스케이드날개(28,29,30)를 도시하는데, 날개(28,29,30)는 추력을 대향방향 또는 전방으로 발생시키게 배기가스(20)를 전환시키기 위해서 후방으로 기울어진다. 고정구조물(34)은 날개스팬단부에서 베어링과 같은 다수의 수단중 어느 하나에 의해서 캐스케이드(26)를 둘러싸서 지지하며, 상기의 베어링과 같은 다수의 장치들은 이 분야에서는 잘 알려져 있어서 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.
본 발명에 따르면, 날개캐스케이드(26)는 캐스케이드단부날개(30)중 하나와 인접하게 위치되고 캐스케이드날개(28,29,30)의 축(31,32,33)에 평행한 스팬방향으로 연장하는 축(37) 중심으로 회전가능한 흐름조절날개(36)를 구비한다. 제2a도와 제2b 및 2c도에서 연속적으로 도시된 바와같이, 캐스케이드날개(28,29,30)는 제2b도에 도시되듯이 측방으로 또는 제2c도에 도시되듯이 전방으로 또는 이들 사이의 여러가지 다른 방향으로 배기가스(20)를 선택적으로 배향시키도록 각각의 피봇트 축(31,32,33)을 중심으로 함께 (38)방향으로 회전가능하다. 이하에서의 참조를 목적으로, 제2b도에 도시된 측방배출을 "제2위치"라 칭하며, 여기에서 캐스케이드(28,29,30)는 캐스케이드날개축(31,32,33)에 의해서 제공되는 캐스케이드의 평면(40)에 대략 수직하다. 이러한 제2위치의 날개는 캐스케이드(26)에 대해 배기가스를 측방으로 향하게 함으로서 커다란 축방향 성분없이 고도의 측방추력을 발생시킨다.
상기에서의 배경설명부에서 언급되었듯이, 함께 회전가능한 다수의 날개에 의해서 정의되는 가스유로면적은 날개(28,29,30)의 날개방향선(44)과 날개캐스케이드의 평면(40) 사이에 형성된 각(42)의 사인함수이다. 캐스케이드날개각이 제2a도의 제1의 45°위치, 제2b도의 제2의 90°위치 및 제2c도의 제4의 135°위치로 정의되는 벡터링 이동범위에서 변화될 때 유로면적의 바람직하지 않은 변경은 제2a-c도에 도시된 바와같이 제1의 흐름조절날개(36)의 반대회전(46)에 의해서 조절된다. 따라서, 제2a도에서는 흐름조절날개(36)는 배기가스(20)를 캐스케이드날개(28,29,30)와 나란하게 후방으로 향하게 하도록 인접한 단부날개(30)에 날개 방향으로 나란하게 향하게 된다.
제2b도에 도시되듯이, 흐름조절날개(36)는 인접한 단부날개(30)에 대하여 날개방향으로 수직이 되도록 회전하여 캐스케이드(26)의 일부분을 막게 되고 따라서 그 속을 통과하는 가스유로면적을 유지시키는데 도움을 주게 된다.
제2b 및 2c도를 검토하면 더욱 분명해지듯이, 흐름조절날개(36)가 캐스케이드날개(28,29,30)에 대해 반대로 회전을 계속하면 다시 캐스케이드날개에 날개방향으로 나란하게 되어 후방 또는 역전추력을 발생시키도록 배기가스(20)를 전방으로 향하게 한다.
흐름조절날개(36)는 유니슨 캐스케이드날개(28,29,30)가 제2a-2c도에서 정의되는 가스추력벡터링 범위내에서 이동될 때 유니슨 캐스케이드날개에 대해 반대로 회전함으로서 그곳을 통과하는 거의 일정한 집중가스유로면적을 유지시켜서 바람직하지 않으며 안정을 해치는 배기면적의 변화를 피하게 한다. 종래의 날개조정 장치 및 방법과는 다르게, 본 발명에 따른 카운터 회전흐름조절날개(36)는 기하학적으로 결정된 간단한 면적조절수단으로서 적절한 집중가스유로면적을 보장하도록 예정된 스케줄링(Scheduling)에 의존하지 않는다. 여러가지 연결장치 또는 기타 작동수단을 제2a-2c도에서 개략적으로 도시된 방법에 따라서 날개(28,29,30,36)를 위치시키는데 사용될 수 있다. 그러한 여러가지 연결장치는 다음에 설명되게 된다.
제2a-2c도에 도시된 벡터링 이동범위에서의 날개(28,29,30,36)의 이동을 검토하면 알 수 있듯이, 캐스케이드날개(28,29,30)가 접힘 또는 흐름폐쇄상태로 이동될 때 즉 각각의 인접한 날개가 가스흐름에 대해 완전한 폐쇄를 이루도록 다음의 인접한 날개와 중첩될 때 흐름조절날개(36)가 캐스케이드날개(28,29,30)에 대해 반대방향으로 계속 회전한다면 흐름조절날개는 캐스케이드(26)의 평면에 수직하게 배향될 것이다. 이것은 제1a 및 1b도에 도시되는 벡터링노즐(10)과 같은 어떤 용도에서는 이곳을 통과하는 가스의 흐름(20)을 항상 통과시키며 결코 접히지 않는 캐스케이드(26)에 대해서는 문제가 않된다 하더라도 중첩되어 가스폐쇄상태로 모든 날개를 접는 것에는 바람직하다.
본 발명에 따른 제2의 실시예는 캐스케이드날개가 제1의 위치로부터 제3a도에 도시된 접힘위치로 이동될 때 캐스케이드날개(28,29,30)에 대해 그 상대적인 회전을 역전하여 축회전 이동을 포함하도록 흐름조절날개(36)의 이동범위를 연장시킴으로서 달성된다. 제3a도에 도시된 접힘위치와 제3b도에 도시된 제1의 추력벡터링 위치사이에서 정의되는 접힘이동범위에서 캐스케이드날개(28,29,30)의 이동에 따라 흐름조절날개(36)가 동시에 회전하면 날개캐스케이드(26)는 가스흐름(20)이 그속을 통과하지 않는 접힌 폐쇄형태와 가스(20)가 도시된 것과 같이 조절된 날개(28,29,30,36)에 의해서 후방으로 전환되는 전방추력형태 사이에서 매끄럽게 개방되게 된다.
벡터링 이동범위에 걸치 흐름조절플랩(36)의 역전회전이동이 제3b,3c 및 3d도에 도시되는데, 이들 도면은 상기에 언급한 제2a,2b 및 2c도에 대응한다. 이러한 이동은 상기에 언급된 간단한 순수카운터 날개장치에 의해서 이루어지는 것과 같은 면적조절기능을 제공하지만, 공기역학적 흐름조절 및 기타 목적으로 제3a도의 오버랩핑 접힘위치를 이루게 한다.
또한, 제3a-3d도는 캐스케이드날개(28,29,30)와 제1의 흐름조절날개(36) 모두를 하나의 직선이동(48)에 상응하게 배향시키는 연결장치(46)를 도시한다. 이것은 캐스케이드(26)를 가로질러 연장하고 상응한 날개드랙링크(52)에 의해서 다수의 간격진 위치에서 각각의 캐스케이드날개(28,29,30)에 연결되는 긴 유니슨링크(50)를 통하여 이루어진다.
제1의 흐름조절날개(36)는 유니슨링크(50)에 고정되어 함께 이동가능한 제1의 곡선의 캠레이스(54)와 주위의 고정구조물(34)에 위치한 제2의 고정캠레이스(56)에 의해서 상기의 제1실시예의 연결장치(46)에서 요구되는 것과 같은 역전회전이동으로 구동된다. 캠롤러(60)는 2개의 레이스(54,56)속에서 주행되어 긴 유니슨링크(50)에 대해 역전왕복이동으로 구동된다. 롤러(60)는 흐름조절날개링크(62)를 구동시키고, 링크(62)는 그와 함께 연결된 피봇트 연결부를 통하여 제1의 흐름조절날개(36)를 직접 구동시킨다.
이 분야의 기술자가 잘 알듯이, 제1실시예의 연결장치(46)의 이러한 행정이동은 캐스케이드날개(28,29,30)가 제3a 및 3b도의 위치사이에 정의된 접힘이동범위를 통하여 회전할 때는 제1의 흐름조절날개(36)를 함께 회전시키고 캐스케이드날개(28,29,30)가 제3b,3c 및 3d도에 도시된 위치사이에 정의되는 추력벡터링 범위를 통하여 이동될 때는 제1의 흐름조절날개(36)를 반대회전시킨다.
제4a도는 본 발명에 따른 가변위치 날개캐스케이드(26)의 제3실시예를 상세히 도시한다. 캐스케이드날개(27,28,29,30)는 유니슨링크(50)의 직선이동(48)에 따라서 각각의 피봇트 축(35,31,32,33)을 중심으로 함께 회전한다. 유니슨링크(50)는 링크(50)의 일부분과 고정구조물(34) 사이에 고정된 직선형 작동기(59)에 의해서 구동된다.
상기에 언급된 제2실시예에서와 같이, 캠레이스(54)는 유니슨링크(50)에 고정되고 그와 함께 변환한다. 캠롤러(60)는 레이스(54)속에 수용되고 또한 롤러(60)를 축이동하지 못하게 고정시키는 아이들러링크(64)에 의해서 고정구조물(34)에 회전가능하게 고정되어 있어서 링크(50)의 이동에 대해 횡방향의 왕복이동을 야기시킨다.
롤러(60)의 횡방향이동은 연결장치에 의해서 축회전이동을 흐름조절날개(36)에 전달하며, 상기 연결장치는 제1의 흐름조절날개 구동링크(66)와 롤러(60)에 회전가능하게 고정된 상응한 크랭크(68)에 의해서 구성되며 이들 링크와 크랭크는 지점(70)에서 피봇트 가능하게 고정된다. 롤러(60)와 캠레이스(54)에 의해서 구동되는 4개의 바아연결장치(64,66,68,34)를 사용하여 본 발명에 따른 장치, 즉 그 연결장치는 캐스케이드(26)가 접힘범위와 추력벡터링 이동범위 모두에 걸쳐서 작동될 때 날개(27,28,29,30,36)를 배향시키는 간단하고 강력한 기구를 제공한다.
특히, 제1의 흐름조절날개(36)를 구동시키는 4개의 바아연결장치(64,66,68,34)는 캠레이스(54)를 재구성하거나 그 각각의 링크(64,66,68)의 크기를 조정함으로서 변경될 수 있으며, 따라서 엔진노즐의 배출면적의 요건, 추력벡터링의 방향 또는 캐스케이드(26)의 작동중의 제1의 흐름조절날개(36)의 상대적인 배향에 의해 영향받는 기타의 변수에 상응하게 제1의 흐름조절날개(36)의 이동을 변경시키거나 재스케줄링(rescheduling)시킬 수 있다.
제4a,4b 및 4c도는 추력벡터링 이동범위를 정의하는 제1, 제2 및 제3의 위치에서의 캐스케이드(26)의 각각의 날개(27,28,29,30,36)의 방향을 도시한다. 제4a도는 배출배기가스(20)에 의해서 전방추력을 발생시키도록 후방으로 조절된 각각의 날개를 도시한다. 상기에서 알 수 있듯이, 제4a도에 도시된 제1의 전방추력위치가 캐스케이드날개(27,28,29,30)와 제1의 흐름조절날개(36)를 유니슨링크(50)의 직선변환에 상응하게 동시에 회전시키고 캠롤러(60)는 곡선의 캠레이스(54)의 상부에 도달하고 따라서 캠롤러(60)는 곡선의 캠레이스(54)의 상부에 도달하고 따라서 캠롤러(60)의 이동이 역전되기 시작하고 유니슨링크(50)가 후방 또는 우측 방향으로 더욱 이동하면 제1의 흐름조절날개(36)의 회전방향도 역전되기 시작한다.
제4b도는 제2의 또는 측방 추력벡터링위치에 있는 캐스케이드날개(27-30)를 도시하는데, 제4b도의 캐스케이드날개는 캐스케이드평면(40)에 대해 거의 수직한 위치로 회전되고 캠롤러(60)의 역전회단이동에 의해서 이루어지는 제1의 흐름조절날개(36)의 반대회전(46)은 제1의 흐름조절날개(36)를 폐쇄위치로 이동시키게 하여서 집중캐스케이드 가스유로면적을 감소시킨다.
제4c도는 제3의 역전추력위치에 있는 날개(27-30)를 도시하는데, 제1의 흐름조절날개(36)는 배기가스(20)를 전방으로 향하게 하도록 인접한 캐스케이드날개(30)에 대해 날개방향으로 나란하게 이동된다.
제5도는 본 발명에 따른 캐스케이드조립체(26)의 제4실시예를 도시하는데, 2개의 흐름조절날개(36,70)는 캐스케이드(26)의 가스유로면적을 그 벡터링 이동범위에 걸쳐서 조절하도록 제공되어 있다. 이전의 실시예에서와 같이, 다수의 캐스케이드날개(28,29,30)는 직선형 작동기(59)에 의해서 구동되는 유니슨링크(50)의 영향으로 함께 회전하며 직선형 작동기(59)는 명확히 도시되도록 수직위치로부터 변위되어 도시된다. 캠레이스(54)는 유니슨링크(50)에 고정되며 이전의 실시예에서와 같이 캠롤러(60)의 역전횡단이동을 일으키도록 유니슨링크와 함께 왕복이동한다.
본 실시예에서는, 롤러(60)는 제1의 조절날개구동 링크(66)를 통하여 제1의 흐름조절날개 크링크(68)를 구동시키도록 고정구조물(34)에 지점(74)에서 회전가능하게 고정된 토글링크(72)를 구동시킨다. 토글링크(72)와 크랭크장치(66,68)는 제3실시예의 4개의 바아연결장치(64,66,68,34) 또는 상기에 언급된 제2실시예의 이중 캠장치보다 소형의 연결장치를 제공한다.
각각의 날개(28,29,30,36)의 이동이 상기에 언급된 바와같이 이행되고 본 실시예에서도 유사하게 이행되지만 본 실시예에서의 특징은 제2의 흐름조절날개(70)에서 이루어지는 별도의 연결 및 이동으로만 한정되며, 제2의 흐름조절날개(70)는 이것에 인접한 다수의 캐스케이드날개(30,29,28)의 기타 단부날개(28)와 스팬방향으로 나란하게 연장된다.
제2의 흐름조절날개(70)는 제1의 흐름조절날개(36)와 이들 사이로 연장하는 푸시로드(76)의 영향으로 함께 회전한다. 제1 및 제2의 푸시로드 크랭크(78,80)는 제1의 날개(36)의 회전에 상응하게 제2의 날개(70)를 조종하도록 각각의 조절날개(36,70)에 고정된다.
이러한 제4실시예의 이중흐름조절날개장치는 캐스케이드날개(30,29,28)가 벡터링 이동범위에서 배기가스(20)를 배향시키도록 위치될 때 개폐되는 사용가능한 캐스케이드 유로면적을 보다 크게 해주기 때문에 캐스케이드 설계자에게 많은 여유를 준다. 이러한 여유는 하나의 조절날개가 상기에 언급된 바람직하지 않은 가스유로면적의 변화를 감소시키는데 적당한 폐쇄 또는 기타 면적조절능력을 제공하지 못하는 보다 큰 캐스케이드장치에서도 유용하다. 본 실시예의 이중날개개념은 상기에 언급된 여유의 향상과 면적조절의 장점을 이루게 작동되는 선행의 실시예에 동일하게 적용될 수 있음을 알 수 있다.
제6도는 각각의 날개가 그곳을 통과하는 가스의 흐름을 선택적으로 배향시키게 함께 회전되는 종래의 캐스케이드장치(84)와 본 발명에 따른 캐스케이드장치(82)의 가스유로면적의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 제6도는 최대로 성취가능한 유로면적 AMAX에 대한 실제의 캐스케이드 유로면적 AF의 비율의 변화를 도시한다.
조절불가능한 종래의 날개캐스케이드에서는, 곡선(84)이 캐스케이드평면(40)에 대해 수직 또는 90°의 날개배향에서 최대의 면적비가 발생하는 것을 보여준다. 상기에 언급된 발명의 배경부에서 알 수 있듯이, 면적은 날개각의 사인함수이며 날개가 한측면 또는 다른 측면에 기울어지면 최대 90°의 양측면에서는 하강된다.
곡선(82)은 본 발명에 따라 하나 또는 그 이상의 흐름조절날개를 사용하여 얻은 유리한 결과를 도시한다. 45°및 135° 위치에서, 즉 제1 및 제3의 추력벡터링 위치에서는, 면적비가 종래의 장치(84)의 면적비와 같게 된다. 캐스케이드날개가 측방추력의 90° 위치로, 즉 제2의 위치로 회전되면 흐름조절날개는 캐스케이드 가스유로면적의 일부분을 폐쇄하게 이동되어서 중요한 이동범위에서 집중캐스케이드면적을 거의 일정하게 유지시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 캐스케이드장치는 상기에 설명한 목적과 장점을 얻기 위해서 채택된 4개의 실시예에서 도시되었다. 본 분야의 기술자는 이러한 목적과 장점들이 근본적으로 동일한 실시예에 의해서 얻어 질 수 있음을 알 수 있고, 따라서 상기에 언급된 구조들은 제한적인 의미로 고려된 것이 아니고 본 발명의 양호한 여러가지 실시예를 단순히 도시한 것임을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 상응한 다수의 평행한 피봇트 축을 중심으로 함께 회전가능한 다수의 각각의 캐스케이드날개의 배기가스를 후방으로 배출시키게 조절되는 제1의 전방추력위치와 캐스케이드가 배기가스를 캐스케이드에 대해 수직하게 배출시키는 제2의 측방추력위치 및 캐스케이드날개가 배기가스를 전방으로 배출시키게 조절되는 제3의 후방추력위치를 포함하여 추력벡터링 이동범위에 걸쳐서 회전가능하고, 또한 제1의 전방추력위치와 캐스케이드의 각각의 날개는 중첩되는 관계로 각각의 인접한 날개에 접촉하고 인접한 접힌 날개가 캐스케이드가스흐름을 집중적으로 폐쇄하는 접힘위치 사이에서 규정되는 인접한 접힘이동범위에서 회전가능한 캐스케이드날개와, 추력벡터링 이동범위에 걸쳐서 날개캐스케이드를 통하여 일정한 집중가스유로면적을 제공하는 수단을 가지는 배기가스 추력벡터링 날개캐스케이드에 있어서, 다수의 캐스케이드날개의 하나의 단부날개에 인접하게 위치되고 그 피봇트 축에 나란히 축을 중심으로 회전가능한 제1의 흐름조절날개와 상기 캐스케이드날개의 회전에 상응하게 제1의 흐름조절날개를 회전시키는 수단으로 구성되어 제1의 흐름조절날개는 캐스케이드날개가 제1 및 제3의 출력벡터링 위치에 있을때는 하나의 단부날개에 날개방향으로 나란하게 배향되고 캐스케이드날개가 제2의 축방추력위치에 있을때는 하나의 단부날개에 거의 수직하게 배향되도록 추력벡터링 이동범위에 걸쳐서 캐스케이드날개에 대해 반대방향으로 회전되며, 제1의 흐름조절날개는 캐스케이드날개가 접힌 위치에 있을때는 인접한 하나의 단부날개와 중첩되는 관계를 이루도록 제1 및 접힌 위치사이의 접힘이동범위에 걸쳐서 캐스케이들날개와 동일 방향으로 회전되게 하는 것을 특징으로 하는 날개캐스케이드.
  2. 제1항에 있어서, 날개캐스케이드의 다른 단부날개에 인접하게 위치되고 그와 나란한 축을 중심으로 회전가능한 제2의 흐름조절날개와, 벡터링 및 접힘이동범위에 걸쳐서 제1의 흐름조절날개와 함께 제2의 흐름조절날개를 회전시키는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 날개캐스케이드.
  3. 상응한 다수의 평행한 피봇트 축을 중심으로 함께 각기 회전가능한 인접한 다수의 각각의 날개와, 제1의 조절위치와 캐스케이드에 수직한 제2의 위치 및 제1의 위치에 반대되는 제3의 조절위치를 포함하는 벡터링 이동범위에 걸쳐서 회전가능하고, 제1의 조절위치와 각각의 인접한 날개가 캐스케이드를 통과하는 어떠한 배기가스의 흐름을 폐쇄하는 중첩위치로 놓여지는 접힘위치 사이에서 규정되는 접힘이동범위에서도 회전가능한 캐스케이드날개를 가지고 있는 캐스케이드를 통하여 일정한 집중가스유로면적을 얻는 방법에 있어서 제1의 흐름조절날개를 캐스케이드날개의 하나의 단부날개에 인접하도록 하고, 제2의 흐름조절날개를 캐스케이드날개의 다른 단부날개에 인접하도록 하며, 제1의 흐름조절날개를 하나의 단부날개의 피봇트 축과 나란한 축을 중심으로 회전시켜서 상기의 제1의 흐름날개가 추력벡터링 이동범위에서 캐스케이드에 대해 반대로 회전되고 접힘이동범위에서 캐스케이드날개에 대해 함께 회전되도록 하며, 제2의 흐름조절날개를 추력벡터링 및 접힘이동범위에 걸쳐서 제1의 흐름조절날개와 함꼐 회전시키는 단계를 포함하는 일정한 집중가스유로면적을 얻는 방법.
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