WO2015125766A1 - 推力偏向装置 - Google Patents

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WO2015125766A1
WO2015125766A1 PCT/JP2015/054239 JP2015054239W WO2015125766A1 WO 2015125766 A1 WO2015125766 A1 WO 2015125766A1 JP 2015054239 W JP2015054239 W JP 2015054239W WO 2015125766 A1 WO2015125766 A1 WO 2015125766A1
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WO
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shroud
thrust
drive shaft
nozzle
pressure changing
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/054239
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English (en)
French (fr)
Inventor
敦 森脇
慎介 田尻
史典 藤澤
大輔 日向
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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.)
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/90Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using deflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
    • F42B10/66Steering by varying intensity or direction of thrust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
    • F42B10/66Steering by varying intensity or direction of thrust
    • F42B10/665Steering by varying intensity or direction of thrust characterised by using a nozzle provided with at least a deflector mounted within the nozzle

Definitions

  • the present invention relates to a thrust deflector that controls a flying object during flight.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-029641 for which it applied on February 19, 2014, and uses the content here.
  • the flying object In order to control the attitude and flight direction of the flying object, the flying object changes the direction of thrust by controlling the injection direction of the high-temperature gas injected from the propulsion engine, and moves the necessary movement for the control.
  • a thrust deflecting device that is generated in the gill body is provided.
  • FIGS. 14 to 16 show a thrust deflector in which a member called a jet tab deflector that prevents jetting of hot gas is arranged in the vicinity of an outlet of a nozzle that jets hot gas.
  • 14 is a perspective view of a conventional thrust deflector
  • FIG. 15 is a plan view of the thrust deflector disposed at the opening end of the flying object
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the thrust deflector taken along line KK of FIG. It shows.
  • the thrust deflector includes a cylindrical shroud 7, a cylindrical nozzle 4 that is provided inside the shroud 7 with a concentric shaft with the shroud 7 and injects high-temperature gas.
  • a flat plate-like flange 3 that constitutes one surface of the shroud 7 and surrounds the nozzle 4, and a columnar rotary drive shaft 71-provided between the nozzle 4 and the shroud 7 so as to penetrate the flange 3.
  • plate-like jet tab deflectors 11 to 14 attached to the rotary drive shafts 71 to 74 so as to face the flange 3.
  • FIG. 15 shows a state in which the jet tab deflecting body 13 is moved above the nozzle 4.
  • the jet tab deflectors 11 to 14 are moved above the nozzle 4
  • the high-temperature gas injected from the nozzle 4 collides with the jet tab deflector, and the injection direction thereof changes.
  • the amount of movement of the jet tab deflector is controlled in accordance with the desired injection direction, the direction of thrust acting on the flying object is changed, and the attitude control of the flying object and the control of the flying direction are realized (for example, patents) Reference 1).
  • the jet tab deflector when the jet tab deflector is moved on the nozzle for thrust deflection, the jet tab deflector can reach 2000 ° C. You will be exposed to extremely hot gases. As shown in FIG. 16, the hot gas that has collided with the jet tab deflector 13 enters the gap between the jet tab deflector 13 and the flange 3 while maintaining a high temperature, as indicated by an arrow 51, It reaches the rotational drive shaft 73. Therefore, the rotary drive shaft 73 is heated to a high temperature by a high-temperature gas, and there is a problem that a bearing and a drive unit for rotating the rotary drive shaft 73 and controlling the jet tab deflector 13 are damaged. .
  • the high temperature gas flow passes between the jet tab deflector and the flange and reaches the rotary drive shaft during thrust deflection, thereby preventing the bearing and the drive unit of the rotary drive shaft from being damaged.
  • a thrust deflector includes a shroud having an opening and a gas that is disposed inside the shroud and injects gas through the opening of the shroud.
  • a nozzle a rotational drive shaft that passes through one surface of the shroud and is disposed in parallel with the central axis of the shroud, and a portion of the rotational drive shaft that is located outside the shroud and is disposed on one surface of the shroud.
  • a jetting direction deflecting member facing each other, and facing at least one of the one surface of the shroud and the surface of the jetting direction deflecting member facing the shroud facing the gas flow toward the rotary drive shaft The pressure change part arrange
  • a gap having a different interval is formed between one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member by the pressure changing unit arranged to face the gas flow toward the rotational drive shaft.
  • a portion where the cross-sectional area is rapidly reduced and a portion where the cross-sectional area is rapidly enlarged are formed. Therefore, a pressure loss occurs when gas flows into the portion where the cross-sectional area is rapidly expanded, and the flow path resistance increases. Accordingly, the hot gas is prevented from entering the gap between the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member. Therefore, heating of the rotary drive shaft by high-temperature gas that has entered the gap between one surface of the shroud and the ejection direction deflecting member is suppressed, and damage to the bearing and drive unit for driving the rotary drive shaft is suppressed.
  • the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member in the first aspect are flat, and the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member face each other.
  • the planes may be parallel.
  • gaps with different intervals are formed in the interval between one surface of the shroud and the opposing parallel surfaces of the jetting direction deflecting member by the pressure changing unit, and the cross-sectional area rapidly expands. Pressure loss occurs depending on the portion, and the flow path resistance increases. Accordingly, the hot gas is prevented from entering the gap between the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member. Therefore, heating of the rotary drive shaft by the high temperature gas is suppressed, and damage to the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft is suppressed.
  • the pressure changing portion in the first or second aspect is at least one of one surface of the shroud and the opposing surface of the ejection direction deflecting member.
  • the convex part which protruded from the surface of the vertical direction may be sufficient.
  • a gap having a different interval is formed between one surface of the shroud and the ejection direction deflecting member by the pressure changing portion which is a convex portion protruding in the vertical direction, and the cross-sectional area is rapidly expanded. Pressure loss occurs depending on the portion, and the flow path resistance increases. Accordingly, the hot gas is prevented from entering the gap between the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member. Therefore, heating of the rotary drive shaft by the high temperature gas is suppressed, and damage to the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft is suppressed. Further, the protruding convex portion prevents the high-temperature gas that has collided with the ejection direction deflecting member from being linearly directed to the rotational drive shaft.
  • the pressure changing portion in the first or second aspect is at least one of one surface of the shroud and the opposing surface of the ejection direction deflecting member. It may be a recess provided on the surface.
  • a pressure change portion that is a recess forms a gap having a different interval between one surface of the shroud and the ejection direction deflecting member, and pressure loss occurs due to a portion where the cross-sectional area rapidly increases.
  • the channel resistance increases. Accordingly, the hot gas is prevented from entering the gap between the one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member. Therefore, heating of the rotary drive shaft by the high temperature gas is suppressed, and damage to the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft is suppressed. Further, since an additional member is not required and the concave portion is provided on one surface of the existing shroud and the injection direction deflecting member, the thrust deflecting device can be reduced in weight.
  • the pressure changing portion in any one of the first to fourth aspects is provided on one surface of the shroud and the surface of the ejection direction deflecting member,
  • the pressure change part provided in the surface of the direction deflection member may be arranged closer to the nozzle than the pressure change part provided in one surface of the shroud.
  • the high-temperature gas flowing along the surface of the ejection direction deflecting member is first rotated by the pressure changing unit provided on the surface of the ejection direction deflecting member disposed near the nozzle.
  • the pressure change part provided on one side of the shroud generates a large flow resistance against high-temperature gas that circulates outside the pressure change part provided on the surface of the jetting direction deflecting member.
  • the thrust deflecting device in the thrust deflecting device according to the sixth aspect of the present invention, there are gaps of different intervals provided between one surface of the shroud and the ejection direction deflecting member in any one of the first to fifth aspects. It may be gradually reduced from the central axis of the nozzle toward the outside.
  • the thrust deflector configured in this way has a large gap formed by the pressure changer that is closest to the nozzle and that is at the highest temperature, so that each pressure changer and the jet direction deflection when the pressure changer is thermally expanded.
  • the distance between the member or one surface of the shroud can be made extremely small and constant.
  • the pressure changing portion in any one of the first to sixth aspects may be provided so as to surround the rotation drive shaft.
  • the thrust deflector configured as described above can more effectively suppress the high temperature gas from reaching the rotary drive shaft, and the pressure changing unit can be downsized to reduce the weight of the thrust deflector.
  • the pressure changing part in the first or second aspect is a convex part protruding from the surface of the ejection direction deflecting member, and in the non-deflecting operation state
  • the ejection direction deflecting member is disposed perpendicular to a plane including the central axis of the nozzle and the rotational axis of the rotational drive shaft, the ejection direction deflection on the surface of the convex portion facing the central axis side of the nozzle
  • the length from the surface of the member may be shorter than the length from the surface of the ejection direction deflecting member on the surface of the convex portion facing the side opposite to the surface facing the central axis.
  • the thrust deflector configured as described above has an extremely large distance between the thermally expanded pressure changing unit and one surface of the ejection direction deflecting member or the shroud even when the pressure changing unit is heated unevenly and thermally expands. Can be small and constant.
  • the one surface of the shroud according to the first aspect includes a radially inner side surface in which the opening is formed, the rotational drive shaft and the diameter of the shroud.
  • a radially outer surface provided at a position farther from the jetting direction deflecting member than a directional inner surface, and the pressure changing unit connects the radially inner surface and the radially outer surface.
  • a stepped portion in the shroud may be formed that forms a stepped surface along the extending direction of the rotary drive shaft between the radially inner side surface and the radially outer side surface.
  • the gas ejected from the nozzle passes between one surface of the shroud and the jetting direction deflecting member, first, it flows along the radially inner side surface closer to the jetting direction deflecting member.
  • the step portion as the pressure changing portion is formed, the cross-sectional area of the gas flow path rapidly increases at the position of the radially outer surface, pressure loss occurs, and the flow path resistance increases. It is possible to suppress damage to the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft.
  • the gas flowing along the radially inner surface flows as it is toward the radially outer side of the nozzle, the gas flows at a position away from the radially outer surface. Therefore, the gas flows through a position away from the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft, and damage to the bearing and the drive unit can be suppressed.
  • the pressure changing portion in any one of the first to ninth aspects is a convex portion protruding in a vertical direction from the opposing surface of the ejection direction deflecting member.
  • the nozzle has a protruding portion protruding from the shroud, a surface of the protruding portion facing the radial outer side of the nozzle, and a rib protruding from at least one of the protruding portions toward the other. A part may be further provided.
  • the rib portion By providing the rib portion in this way, the gap between the pressure changing portion and the nozzle can be further reduced and the gas flow direction can be changed. For this reason, pressure loss increases and it becomes difficult for gas to pass between one side of a shroud, and an injection direction deflection
  • the rotary drive shaft according to any one of the first to tenth aspects is in a state where the ejection direction deflecting member is disposed inside the nozzle.
  • the central axis of the rotational drive shaft may be arranged at a position where the central line in the width direction along the circumferential direction of the nozzle in the ejection direction deflecting member does not intersect.
  • the gas flowing along the surface of the injection direction deflecting member facing the one surface of the shroud flows along the direction in which the center line of the injection direction deflecting member extends. Therefore, by providing the rotation drive shaft so that the center axis of the rotation drive shaft is displaced from the center line of the ejection direction deflection member, it is possible to suppress the gas from flowing toward the rotation drive shaft. As a result, it is possible to suppress damage due to gas in the bearing and driving unit for driving the rotary drive shaft.
  • the ejection direction deflecting member in the eleventh aspect includes a base end provided with the rotation drive shaft and a bent or bent from the base end. And a distal end extending in a curved manner.
  • the gas flowing along the surface of the jetting direction deflecting member facing the one surface of the shroud flows along the direction in which the tip portion extends. Since the distal end portion is bent or curved with respect to the proximal end portion, the proximal end portion extends in a direction different from the extending direction of the distal end portion. Therefore, it is possible to suppress the gas from flowing toward the rotary drive shaft provided at the base end portion, and it is possible to suppress damage due to the gas in the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft. is there.
  • a thrust deflector includes a shroud having an opening, a nozzle that is disposed inside the shroud and injects gas through the opening of the shroud, and one surface of the shroud.
  • a rotation drive shaft disposed in parallel with the central axis of the shroud, and an ejection direction deflection member provided on a part of the rotation drive shaft located outside the shroud and facing one surface of the shroud.
  • the rotational drive shaft includes a central axis of the rotational drive shaft and a width along the circumferential direction of the nozzle in the ejection direction deflection member in a state where the ejection direction deflection member is disposed inside the nozzle. It is arranged at a position where it does not intersect with the direction center line.
  • the pressure changing portion forms a gap having a different interval between one surface of the shroud and the jet direction deflecting member, and a portion in which the cross-sectional area is rapidly reduced and a portion in which the cross-sectional area is rapidly enlarged are formed.
  • a bearing and a drive unit for driving the rotary drive shaft by suppressing the heating of the rotary drive shaft due to the high temperature gas entering the space between one surface of the shroud and the jetting direction deflection member reaching the rotary drive shaft. To prevent damage.
  • FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing a first embodiment of a thrust deflector of the present invention. It is the simplified top view which shows 2nd Embodiment of the thrust deflection
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 101 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the thrust deflecting device 101 shown in FIG. 1A.
  • the thrust deflecting device 101 is attached to the rear end of a flying object (not shown).
  • the thrust deflecting device 101 includes a cylindrical shroud 102, a cylindrical nozzle 104 arranged so that the central axis thereof coincides with the central axis S 104 of the shroud 102, and one surface of the shroud 102, forming the nozzle 104.
  • a plurality of cylindrical rotary drive shafts 140 that pass through the flange 103 and are parallel to the central axis of the shroud 102 between the nozzle 104 and the shroud 102.
  • a flat jet tab that is attached to each of the rotational drive shafts 140 so as to face the flange 103 at a predetermined interval and can rotate around the central axis S140 of the rotational drive shaft 140.
  • deflectors 130-133 A surface of the jet tab deflectors 130 to 133 that faces one surface of the shroud 102 is parallel to one surface of the shroud 102.
  • the four rotational drive shafts 140 are arranged at equal distances in the circumferential direction of the nozzle 104 on two mutually orthogonal lines passing through the central axis S104 of the nozzle 104. Each rotary drive shaft 140 can be controlled independently.
  • a pressure changing portion 110 is provided on the surface of the flange 103 facing the jet tab deflector 130 so as to protrude from the flange 103.
  • a gap between the pressure changing unit 110 and the jet tab deflector 130 is narrower than a gap between the flange 103 where the pressure changing unit 110 is not provided and the jet tab deflector 130. is doing.
  • the nozzle 104 injects high-temperature gas as shown by an arrow 150 to generate thrust.
  • one of the jet tab deflectors 130 is rotated around the central axis S140 of the rotational drive shaft 140 and the tip of the jet tab deflector 130 is moved above the nozzle 104, a part of the hot gas injected from the nozzle 104 is obtained. Collides with a portion of the jet tab deflector 130 that has moved above the nozzle 104.
  • the jet tab deflector 130 can be rotated at a desired rotation angle around the central axis S140 of the rotational drive shaft 140.
  • the amount of movement of the tip of the jet tab deflector 130 upward of the nozzle 104 is controlled to change the amount of collision of hot gas with the jet tab deflector 130. Since the jet direction of the hot gas that has collided with the jet tab deflector 130 changes, the jet direction of the hot gas is controlled by controlling the amount of movement of the tip of the jet tab deflector 130 above the nozzle 104. It deflects by a predetermined amount and controls the attitude and flight direction of the flying object to which the thrust deflector 101 is attached.
  • a pressure changing portion 110 having a convex cross-sectional shape is provided on the surface of the flange 103. Therefore, the flow path formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 has a portion where the cross-sectional area changes rapidly. Specifically, the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103 through which the high-temperature gas passes has a wide cross-sectional area where the pressure changing unit 110 is not provided. Next, the cross-sectional area of the gap is rapidly reduced by the pressure changing unit 110. Further, the cross-sectional area of the gap rapidly increases in a portion where the pressure changing unit 110 is not provided.
  • a sudden expansion of the cross-sectional area of the flow path causes a pressure loss, which increases the flow path resistance.
  • the gap formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 arranged opposite to each other is abruptly cut off at the portion where the pressure changing unit 110 is provided. The area decreases, and then the cross-sectional area suddenly expands at a portion where the pressure changing unit 110 is not provided. For this reason, the flow path resistance due to pressure loss increases.
  • the hot gas flowing in the direction away from the nozzle 104 along the jet tab deflector 130 in the gap formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 is a portion where the cross-sectional area rapidly expands. Receives a large flow resistance.
  • the pressure changing unit 110 may be formed integrally with the flange 103, or may be a member that is attached with another member to serve as the pressure changing unit 110.
  • FIG. 1A shows the pressure changing portion 110 having an arcuate planar shape that is convex toward the nozzle 104 and extending at both ends to the outer edge of the flange 103.
  • the shape of the pressure changing unit 110 is not limited to this, and may be, for example, a linear planar shape or an arcuate planar shape that is concave toward the nozzle 104. Further, it may be a polygonal line or other curved line.
  • FIG. 1A shows the pressure changing portion 110 with both ends extending to the outer edge of the flange 103, but both ends may not extend to the outer edge of the flange 103. In this case, since the pressure changing unit 110 is downsized, the weight of the device can be reduced.
  • the pressure changing unit 110 may extend at least over the rotational movable range of the jet tab deflector 130. desirable.
  • the pressure changing unit 110 is illustrated as a flat plate having a thickness smaller than the height, but the cross section of the pressure changing unit 110 may be a block having a relatively large thickness.
  • the pressure changing unit 110 is a flat plate, the weight of the device can be reduced.
  • the pressure changing unit 110 is in a block shape, there is an advantage that it has rigidity capable of withstanding the collision of high temperature gas.
  • the nozzle 104, the flange 103, the jet tab deflector 130, and the pressure changing unit 110 are preferably made of a material having heat resistance and strength that can withstand a collision of a high temperature gas that can reach 2000 ° C.
  • FIG. 2A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 201 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line BB of the thrust deflecting device 201 shown in FIG. 2A.
  • the second embodiment is characterized in that a pressure changing unit 120 is provided on the jet tab deflector 130 instead of the pressure changing unit 110 provided on the upper side of the flange 103 in the first embodiment. To do.
  • the pressure changing unit 120 forms a portion in which a cross-sectional area suddenly decreases and a portion in which the cross-sectional area rapidly increases in the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103, so that the pressure changing in the first embodiment is performed.
  • a large flow resistance is generated by the pressure loss in the portion where the cross-sectional area suddenly expands with respect to the gas flowing in the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103.
  • the hot gas flows along the surface of the jet tab deflector 130 with the jet tab deflector 130 and the flange 103. Invade between the gaps. Accordingly, the pressure changing unit 120 provided on the jet tab deflector 130 generates a larger flow path resistance against the high temperature gas entering along the surface of the jet tab deflector 130, and the high temperature gas is driven to rotate. Suppressing directly reaching the shaft 140.
  • the pressure changing unit 120 may be formed integrally with the jet tub deflector 130, or may be another member attached to form the pressure changing unit 120.
  • FIG. 2A shows the pressure changing unit 120 having an arcuate planar shape that is convex toward the nozzle 104.
  • the shape of the pressure changing unit 120 is not limited thereto, and may be, for example, a linear planar shape or an arcuate planar shape that is concave toward the nozzle 104. Further, it may be a polygonal line or other curved line.
  • FIG. 2A shows the pressure changing unit 110 whose both ends are extended to the outer edge of the jet tab deflector 130, but both ends are not extended to the outer edge of the jet tab deflector 130. Also good.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 301 according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view along the CC line of the thrust deflecting device 301 shown in FIG. 3A.
  • the thrust deflecting device 301 of the third embodiment is characterized in that the pressure changing unit 110 is provided on the flange 103 and the pressure changing unit 120 is also provided on the jet tab deflector 130.
  • the pressure change units 110 and 120 have a sharp cross-sectional area in the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103. A portion that decreases rapidly and a portion that rapidly expands are formed, and a large flow path resistance due to pressure loss is generated in a portion where the cross-sectional area rapidly increases.
  • the pressure changing portions 110 and 120 form a portion where a plurality of cross-sectional areas abruptly expand in the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103.
  • the shape of the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103 is a crank shape having a plurality of bent portions. Therefore, a larger flow path resistance than that of the thrust deflecting device of the first or second embodiment provided with the single pressure changing unit 110 or 120 is generated, and the hot gas reaches the rotary drive shaft 140 more reliably. It becomes possible to prevent.
  • the pressure changing unit 120 in the thrust deflecting device 301 of the third embodiment configured as described above is such that the high-temperature gas entering along the surface of the jet tab deflector 130 reaches the rotary drive shaft 140 directly.
  • the pressure changing unit 110 may have a width wider than the width of the jet tab deflecting body 130 and the pressure changing unit 120 (the dimension in the extending direction). Suppresses hot gas. Therefore, the pressure changing unit 120 may be positioned closer to the nozzle 104 than the pressure changing unit 110, but the pressure changing unit 110 is positioned closer to the nozzle 104 than the pressure changing unit 120. You can also Further, the pressure changing units 110 and 120 are disposed at positions where the rotation locus of the pressure changing unit 120 does not intersect the pressure changing unit 110 when the jet tab deflector 130 rotates.
  • FIG. 4A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 401 according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view along the DD line of the thrust deflecting device 401 shown in FIG. 4A.
  • the thrust deflecting device 401 of the fourth embodiment is provided with a plurality of pressure changing portions 110 and 111 on the flange 103.
  • the thrust deflector 401 provided with the two pressure changing units 110 and 111 will be described, but three or more pressure changing units may be provided.
  • the plurality of pressure changing units may be provided on the jet tab deflector 130.
  • a plurality of pressure changing portions may be provided on the jet tab deflector 130 and the flange 103.
  • a plurality of the pressure changing portions are provided on the jet tab deflector 130 and the flange 103, which is along a straight line connecting the central axis S104 of the nozzle 104 and the central axis S140 of the rotary drive shaft 140.
  • the changing units can be arranged alternately. When configured in this manner, the gap formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 forms a crank-shaped flow path that is bent a plurality of times, so that the flow path resistance can be further increased. .
  • the locus is arranged at a position where it does not intersect with the pressure changing portion provided on the flange.
  • the gaps between the pressure changing portion and the jet tab deflector 130 or the flange 103 are different.
  • the height of the pressure changing part can be set.
  • the gap between the pressure changing portion closest to the nozzle 104 and the jet tab deflector 130 or the flange 103 is the largest, and the pressure changing portion farthest from the nozzle 104 and the jet tab deflector 130 or
  • the gap between the flange 103 and the flange 103 is the smallest, and the gap gradually decreases as the gap between the pressure changing unit in the middle and the jet tab deflector 130 or the flange 103 becomes farther from the nozzle 104. Is set to the height of the pressure changing portion.
  • the pressure change portion disposed closest to the nozzle 104 is directly exposed to the high-temperature gas, so that the pressure change portion is sequentially increased as the temperature becomes the highest and the distance from the nozzle 104 increases. The temperature drops. For this reason, the pressure changing portion arranged closest to the nozzle 104 thermally expands the largest, and the thermal expansion of the pressure changing portion sequentially decreases as the distance from the nozzle 104 increases.
  • the pressure change section that is close to the nozzle 104 and has a large thermal expansion, by increasing the gap between the pressure change section and the jet tab deflector 130 or the flange 103 in advance, all the pressure changes are made during thrust deflection. A gap of an appropriate size can be formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103.
  • FIG. 5A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 501 according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along line EE of the thrust deflecting device 501 shown in FIG. 5A.
  • the pressure changing portions 120 to 122 in the fifth embodiment are concave portions formed on at least one of the surfaces of the opposing flange 103 and jet tab deflector 130.
  • the pressure changing portions 120 to 122 may be formed on only one of the flange 103 and the jet tab deflector 130, or may be formed on both.
  • the concave-shaped pressure changing portion forms a portion where the cross-sectional area of the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103 increases abruptly, and the jet tab deflector 130 and the pressure change due to the pressure loss in this portion.
  • the flow resistance of the gap between the flange 103 is increased, and the invading hot gas is prevented from reaching the rotary drive shaft 140.
  • the pressure changing portion having a concave shape may be formed integrally with the flange 103 or the jet tab deflecting body 130, and another member is attached to the flange 103 or the jet tab deflecting body 130 to thereby form the pressure having the concave shape.
  • a change unit may be provided.
  • FIG. 5A shows an example in which one pressure changing portion is provided on the flange 103 and two pressure changing portions are provided on the jet tab deflector 130.
  • the number of the pressure changing portions arranged is not limited. May be. As the number of the pressure change portions increases, a portion where a large number of cross-sectional areas rapidly increase is formed, and the channel resistance is increased more effectively. Further, since the pressure changing portion has a concave shape, the pressure changing portion formed on the jet tab deflecting body 130 side and the pressure changing portion formed on the flange 103 side even when the jet tab deflecting body 130 is rotated. Does not collide with each other, and the degree of freedom related to the arrangement of the pressure change portion increases.
  • the pressure changing portion closest to the nozzle 104 and the jet tab deflector 130 or the flange 103 The gap between the pressure change portion farthest from the nozzle 104 and the jet tab deflector 130 or the flange 103 can be made the smallest. Further, as the gap between the pressure changing portion provided at the intermediate portion between the nozzle 104 and the rotary drive shaft 140 and the jet tab deflector 130 or the flange 103 becomes farther from the nozzle 104, the gap is sequentially increased.
  • the height of the pressure changing portion can be set so as to decrease.
  • the high-temperature gas flowing into the gap between the jet tab deflector 130 and the flange 103 rapidly expands the cross-sectional area formed by the pressure changing unit.
  • the flow path resistance is sequentially received at the part to be. For this reason, the flow path resistance formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 can be increased more effectively.
  • the convex shape pressure changing portion as shown in FIG. 1B or FIG. 2B and the concave shape pressure changing portion as shown in FIG. 5B may be used in combination.
  • the pressure changing portion having a convex shape may be provided on the jet tab deflecting body 130, and the pressure changing portion having a concave shape may be provided on the flange 103, or vice versa.
  • the pressure change part having a convex shape and the pressure change part having a concave shape may be provided on the jet tab deflector 130 or the flange 103 in a mixed manner. In this case, since the gap formed between the jet tab deflector 130 and the flange 103 forms a complicated bent channel, the channel resistance can be further increased.
  • FIG. 6A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 601 according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line FF of the thrust deflecting device 601 shown in FIG. 6A.
  • the pressure changing units 113 and 123 in the thrust deflecting device 601 of the sixth embodiment are characterized by being formed so as to surround the periphery of the rotary drive shaft 140.
  • the pressure changing unit configured as described above more reliably suppresses the high temperature gas from reaching the rotary drive shaft 140.
  • the pressure changing unit may be disposed in the vicinity of the rotary drive shaft 140, the pressure changing unit can be downsized and the thrust deflecting device 601 can be reduced in weight.
  • FIG. 6A if the pressure changing portions 113 and 123 are formed concentrically around the central axis S140 of the rotational drive shaft 140, the pressure change portion 130 and the jet tab deflector 130 can be rotated even if the pressure is changed.
  • the change parts 113 and 123 do not contact each other. For this reason, the thrust deflecting device 601 can be easily designed.
  • FIG. 7A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 701 according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the axis
  • the thrust deflecting device 701 rotates the jet tab deflector 130 so that the tip of the jet tab deflector 130 is moved above the nozzle, and the tip of the jet tab deflector 130. It is possible to switch between a non-deflection operation position where the part is not moved above the nozzle.
  • the pressure changing part 124 has a convex shape protruding from the jet tab deflector 130.
  • the protruding amount from the surface of the jet tab deflector 130 at one end 124a of the pressure changing unit 124 is h0, and the protruding amount is h1 larger than h0 at the other end 124b.
  • the non-deflection operation position indicates a state in which the jet tab deflector 130 is disposed as indicated by a broken line in FIG. 7A.
  • one end 124a of the pressure changing unit 124 is an end on the side of the central axis S104 of the nozzle 104, and the other end 124b of the pressure changing unit 124 is an end on the side opposite to the central axis S104 side of the nozzle 104.
  • the jet tab deflector 130 having the pressure changing unit 124 is rotated about the central axis S140 of the rotation drive shaft 140, and the tip of the jet tab deflector 130 is moved onto the nozzle 104.
  • the hot gas that has collided with the jet tab deflector 130 is emitted radially from the nozzle 104. Accordingly, as shown in FIG. 7A, when the jet tab deflector 130 is set to the deflection operation position, the hot gas is included in the central axis S104 of the nozzle 104 and the rotational drive shaft 140 in the pressure changing unit 124. Mainly collides with a portion on the line connecting the central axis S140 of the first, ie, one end 124a.
  • one end 124a of the pressure changing unit 124 becomes high temperature, and the other end 124b becomes relatively low temperature. Therefore, the pressure changing unit 124 thermally expands unevenly according to the temperature distribution.
  • the one end 124a of the pressure changing portion 124 has a small protrusion amount h0 compared to the other end 124b, even when the one end 124a is hotter than the other end 124b and the thermal expansion is larger than the other end 124b. It does not come into contact with the flange 103 and does not hinder the rotation of the jet tab deflector 130.
  • the pressure changing unit 124 may have various shapes. For example, even when the pressure change unit 124 thermally expands unevenly according to the temperature distribution of the pressure change unit 124 when the deflection operation position is set, a gap between the lower end of the pressure change unit 124 and the flange 103 is used. It is also possible to design the shape of the lower end of the pressure changing portion 124 to be a polygonal line or a curved line so that a predetermined distance can be set.
  • the pressure changing unit 124 configured in this way has a certain protrusion amount in order to more effectively suppress the arrival of the high temperature gas to the rotary drive shaft 140, for example, in the first embodiment or the second embodiment. You may use with the pressure change part demonstrated in embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 801 according to an eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view taken along the line GG of the thrust deflecting device 801 shown in FIG. 8A.
  • the pressure changing unit 810 is different from the first to seventh embodiments.
  • one surface of the shroud 102 is formed from the radial inner side surface 811 in which the nozzle 104 is disposed and the opening 102 a of the shroud 102 is formed, and from the radial inner side surface 811 through the rotation drive shaft 140. Also has a radially outer surface 812 provided at a position spaced from the jet tab deflectors 130-133. Further, the shroud 102 is connected between the radially inner side surface 811 and the radially outer side surface 822 with the radial inner side surface 811 and the radially outer side surface 822 and a step along the extending direction of the rotary drive shaft 140. A surface 813 is formed.
  • the pressure change part 810 is the level
  • the jet tab deflectors 130 to 133 are first used. It circulates along the radial inner surface 811 on the near side.
  • the step portion 815 serving as the pressure changing portion 810 is formed, the cross-sectional area of the flow path of the gas 151 rapidly increases at the position of the radially outer surface 812, and pressure loss occurs. As a result, the flow resistance of the gas 151 is increased, and damage to the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft 140 can be suppressed.
  • the gas 151 flowing along the radially inner side surface 811 flows as it is toward the radially outer side of the nozzle 104. For this reason, the gas 151 flows at a position away from the radially outer side surface 812. Accordingly, it is possible to suppress the gas 151 from flowing through a position away from the bearing and the driving unit for driving the rotary driving shaft 140, and direct contact of the gas with the bearing and the driving unit. As a result, it is possible to suppress damage to these bearings and the drive unit.
  • step surface 813 may be formed apart from each other in the radial direction of the nozzle 104. That is, at least one surface of the shroud 102 is farther from the jet tab deflectors 130 to 133 in the direction of the central axis S104 (S140) in the position where the rotational drive shaft 140 is provided than in the position where the nozzle 104 is provided. It suffices if it is provided at a different position.
  • FIG. 9A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 901 according to the ninth embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line HH of the thrust deflecting device 901 shown in FIG. 9A.
  • the thrust deflector 901 of this embodiment is different from the first to eighth embodiments in that it further includes a rib portion 910.
  • the pressure changing unit 120 has a convex shape that protrudes in the vertical direction from the surface of the jet tab deflectors 130 to 133 that faces one surface of the shroud 102.
  • the nozzle 104 has a protruding portion 104a that protrudes from the one surface of the shroud 102 in the direction of the central axis S104.
  • the rib portion 910 protrudes toward the pressure changing portion 120 from the surface facing the radially outer side of the protruding portion 104 a of the nozzle 104.
  • the rib portion 910 extends to a position close to the pressure changing portion 120 so that the tip of the rib portion 910 is opposed to the pressure changing portion 120 in the radial direction with a gap.
  • the rib portion 910 has an annular shape centered on the central axis S104. In the present embodiment, the rib portion 910 is flush with the upper surface of the nozzle 104 (the surface that faces the jet tab deflectors 130 to 133 when the jet tab deflectors 130 to 133 are disposed in the nozzle 104). Is provided.
  • the gap between the pressure changing portion 120 and the nozzle 104 can be further reduced and the flow direction of the gas 151 can be changed. Therefore, the pressure loss increases and the gas 151 does not easily pass between one surface of the shroud 102 and the jet tab deflectors 130 to 133.
  • FIG. 9B when the gas 151 flows between the rib portion 910 and the pressure changing portion 120, a gas flow 151a toward one surface of the shroud 120 is formed. By this flow, a contraction effect on the gas 151 between the pressure changing unit 120 and the shroud 102 can be obtained, and the pressure loss of the gas 151 can be increased. Accordingly, it is possible to suppress damage due to the bearing 151 for driving the rotary drive shaft 140 and the gas 151 of the drive unit.
  • the rib portion 910 may be provided so as to protrude from the pressure changing portion 120 toward the protruding portion 104a of the nozzle 104. Moreover, the rib part 910 may be provided in both the pressure change part 120 and the protrusion part 104a.
  • FIG. 10A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 101A according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view taken along line II of the thrust deflecting device 101A shown in FIG. 10A.
  • the thrust deflector 101A of the present embodiment is different from the thrust deflectors of the above-described embodiments in the jet tab deflectors 130A to 133A.
  • the central axis S140 of the rotational drive shaft 140 does not intersect the center line L in the direction of the width W along the circumferential direction of the nozzle 104 in the jet tab deflectors 130A to 133A. That is, the rotation drive shaft 140 is provided so that the center axis S140 of the rotation drive shaft 140 is displaced with respect to the center line L of the nozzle 104.
  • the gas 151 flowing along the surface of the jet tab deflectors 130A to 133A facing the one surface of the shroud 102 extends along the center line L of the jet tab deflectors 130A to 133A. Circulate along the direction. Therefore, by providing the rotation drive shaft 140 so that the center axis S140 of the rotation drive shaft 140 is displaced from the center line L of the jet tab deflectors 130A to 133A, the gas 151 moves toward the rotation drive shaft 140. Distribution can be suppressed. As a result, it is possible to suppress damage due to the gas 151 in the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft 140.
  • the pressure changing unit 110 is not necessarily provided.
  • FIG. 12A is a schematic plan view showing a thrust deflecting device 101B of an eleventh embodiment of the present invention
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view along the JJ line of the thrust deflecting device 101B shown in FIG. 12A.
  • the thrust deflector 101B of the present embodiment is different from the thrust deflectors of the above-described embodiments in the jet tab deflectors 130B to 133B.
  • the jet tab deflectors 130B to 133B include base end portions 130Ba to 133Ba provided with the rotational drive shaft 140 and distal end portions 130Bb to 133Bb that are bent from the base end portions 130Ba to 133Ba and extend away from the rotational drive shaft 140. And have.
  • the base end portions 130Ba to 133Ba are in a state where the jet tab deflectors 130B to 133B are in the non-deflection operation position (see the jet tab deflector 132B in FIG. 12A), and the center line L1 in the width W direction is the circumference of the nozzle 104. It arrange
  • the tip portions 130Bb to 133Bb are formed integrally with the base end portions 130Ba to 133Ba, and the center line L2 in the direction of the width W is at the nozzle 104 when the jet tab deflectors 130B to 133B are in the non-deflection operation position. It arrange
  • the gas 151 flowing along the surface facing one surface of the shroud 102 flows along the direction in which the tip portions 130Bb to 133Bb extend.
  • the proximal end portions 130Ba to 133Ba extend in a direction different from the extending direction of the distal end portions 130Bb to 133Bb. . Therefore, it is possible to suppress the gas 151 from flowing toward the rotation drive shaft 140 provided at the base end portions 130Ba to 133Ba. As a result, it is possible to suppress damage due to the gas 151 in the bearing and the drive unit for driving the rotary drive shaft 140.
  • the distal end portions 130Bb to 133Bb are bent with respect to the base end portions 130Ba to 133Ba.
  • the distal end portions 130Bb to 133Bb are curved with respect to the base end portions 130Ba to 133Ba. It may be provided to do. That is, it is sufficient that at least the center line L1 of the base end portions 130Ba to 133Ba and the center line L2 of the tip end portions 130Bb to 133Bb extend in different directions.
  • the pressure changing unit 110 is not necessarily provided.

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Abstract

 開口部を有するシュラウド(102)と、シュラウド(102)の内部に配置されてシュラウド(102)の開口部を介してガスを噴射するノズル(104)と、シュラウド(102)の一面を貫通してシュラウド(102)の中心軸(S104)と平行に配置された回転駆動軸(S140)と、シュラウド(102)の外側に位置する回転駆動軸(S140)の一部に設けられてシュラウド(102)の一面に対向するジェットタブ偏向体(130)と、を備えている推力偏向装置(101)である。推力偏向装置(101)には、シュラウド(102)の一面及びジェットタブ偏向体(130)のシュラウド(102)の一面に対向する面のうち少なくともいずれか一方の面に回転駆動軸(S140)へ向かうガス(151)の流れに対向して配置された圧力変更部(110)が設けられている。

Description

推力偏向装置
 本発明は、飛しょう体の飛しょう中の制御を行う推力偏向装置に関する。
 本願は、2014年2月19日に出願された特願2014-029641号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 飛しょう体には、飛しょう体の姿勢制御及び飛行方向の制御を行うために、推進エンジンから噴射される高温ガスの噴射方向を制御して推力の方向を変え、制御に必要な運動を飛しょう体に発生させる推力偏向装置が設けられる。
 そのような推力偏向装置の一例として、高温ガスを噴射するノズルの出口近傍に高温ガスの噴射を妨げるジェットタブ偏向体と呼ばれる部材を配置した推力偏向装置を図14から16に示す。図14は従来の推力偏向装置の斜視図、図15は飛しょう体の開口端に配置された推力偏向装置の平面図、図16は図15のKK線における推力偏向装置の断面図を概略的に示している。
 図14から図16に示すように、推力偏向装置は、円筒形のシュラウド7、前記シュラウド7の内部に前記シュラウド7と同心軸を有して設けられて高温ガスを噴射する円筒状のノズル4、前記シュラウド7の一面を構成して前記ノズル4を取り囲む平板状のフランジ3、前記ノズル4と前記シュラウド7との間において前記フランジ3を貫通して設けられた円柱状の回転駆動軸71~74、前記フランジ3に対向するように前記回転駆動軸71~74に取り付けられた平板状のジェットタブ偏向体11~14を有している。
 前記ジェットタブ偏向体11~14は、前記回転駆動軸71~74によって回転し、その先端を前記ノズル4の上方に移動させることが可能である。図15では前記ジェットタブ偏向体13が前記ノズル4の上方に移動された状態が図示されている。このように前記ジェットタブ偏向体11~14が前記ノズル4の上方に移動されると、前記ノズル4から噴射される高温ガスが前記ジェットタブ偏向体に衝突し、その噴射方向が変化する。所望の噴射方向に応じて前記ジェットタブ偏向体の移動量を制御すると、飛しょう体に作用する推力の方向を変化させ、飛しょう体の姿勢制御及び飛行方向の制御を実現する(例えば、特許文献1)。
 しかしながら、このように構成されたジェットタブ偏向体を有する推力偏向装置において、推力偏向のために前記ジェットタブ偏向体を前記ノズル上に移動させると、前記ジェットタブ偏向体は2000℃にも達しうる極めて高温のガスにさらされることとなる。図16に示すように、前記ジェットタブ偏向体13に衝突した高温ガスは矢印51で示すように、高温を保ったまま前記ジェットタブ偏向体13と前記フランジ3との間の間隙に侵入し、前記回転駆動軸73まで到達する。そのため、前記回転駆動軸73が高温ガスにより高温に加熱され、前記回転駆動軸73を回転させて前記ジェットタブ偏向体13を制御するための軸受けや駆動部が損傷するという課題を有している。
米国特許第4274610号明細書
 そこで、本発明では、推力偏向時に高温ガス流がジェットタブ偏向体とフランジとの間を通って回転駆動軸に達することによって回転駆動軸の軸受けや駆動部を損傷させることを抑制する。
 上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る推力偏向装置は、開口部を有するシュラウドと、前記シュラウドの内部に配置されて前記シュラウドの開口部を介してガスを噴射するノズルと、前記シュラウドの一面を貫通して前記シュラウドの中心軸と平行に配置された回転駆動軸と、前記シュラウドの外側に位置する前記回転駆動軸の一部に設けられて前記シュラウドの一面に対向する噴射方向偏向部材と、を備え、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の前記シュラウドの一面に対向する面のうち少なくともいずれか一方の面に前記回転駆動軸へ向かうガスの流れに対向して配置された圧力変更部が設けられている。
 このように構成された推力偏向装置は、回転駆動軸へ向かうガスの流れに対向して配置された圧力変更部によってシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間に異なる間隔の間隙が形成され、断面積が急激に縮小された部分及び急激に拡大された部分が形成される。そのため、断面積が急激に拡大された部分にガスが流入する際に圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなる。それによって、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に高温ガスが侵入することが抑制される。従って、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に侵入した高温ガスによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制する。
 また本発明の第二の態様に係る推力偏向装置では、上記第一の態様における前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材が平板状であり、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面が平行であってもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、圧力変更部によって前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する平行な面の間の間隔に異なる間隔の間隙が形成され、断面積が急拡大する部分によって圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなる。それによって、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に高温ガスが侵入することが抑制される。従って、高温ガスによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制する。
 また本発明の第三の態様に係る推力偏向装置では、上記第一または第二の態様における前記圧力変更部が、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面のうち少なくともいずれか一方の面から垂直方向に突出した凸部であってもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、垂直方向に突出した凸部である圧力変更部によってシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間に異なる間隔の間隙が形成され、断面積が急拡大する部分によって圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなる。それによって、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に高温ガスが侵入することが抑制される。従って、高温ガスによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制する。また、突出した凸部により、噴射方向偏向部材に衝突した高温ガスが直線的に回転駆動軸に向かうことが回避される。
 また本発明の第四の態様に係る推力偏向装置では、上記第一または第二の態様における前記圧力変更部が、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面のうち少なくともいずれか一方の面に設けられた凹部であってもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、凹部である圧力変更部によってシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間に異なる間隔の間隙が形成され、断面積が急拡大する部分によって圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなる。それによって、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に高温ガスが侵入することが抑制される。従って、高温ガスによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制する。また、追加的な部材を必要とせず、既存のシュラウドの一面及び噴射方向偏向部材に凹部を設けるため、推力偏向装置の軽量化が図られる。
 また本発明の第五の態様に係る推力偏向装置では、上記第一から第四のいずれかの態様における前記圧力変更部が前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の面に設けられ、前記噴射方向偏向部材の面に設けられた圧力変更部が、前記シュラウドの一面に設けられた圧力変更部よりも前記ノズルの近くに配置されてもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、まずノズルの近くへ配置された噴射方向偏向部材の面に設けられた圧力変更部によって、噴射方向偏向部材の表面に沿って流れる高温ガスが回転駆動軸に直接到達することを抑制し、次いでシュラウドの一面に設けられた圧力変更部によって、噴射方向偏向部材の面に設けられた圧力変更部の外側を回り込む高温ガスに対して大きな流路抵抗を発生させる。
 また本発明の第六の態様に係る推力偏向装置では、上記第一から第五のいずれかの態様における前記シュラウドの一面と前記噴射方向偏向部材との間に設けられた異なる間隔の間隙が、前記ノズルの中心軸から外側に向かうにつれて順次小さくなってもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、最もノズルに近く最も高温となる圧力変更部によって形成される間隙の間隔が大きいので、圧力変更部が熱膨張した際における各圧力変更部と噴射方向偏向部材またはシュラウドの一面との間隔を極めて小さい一定のものにすることができる。
 また本発明の第七の態様に係る推力偏向装置では、上記第一から第六のいずれかの態様における前記圧力変更部が前記回転駆動軸を取り囲むように設けられてもよい。
 このように構成された推力偏向装置は、高温ガスが回転駆動軸へ到達することをより効果的に抑制することができるとともに、圧力変更部を小型化し、推力偏向装置の軽量化が図られる。
 また本発明の第八の態様に係る推力偏向装置では、上記第一または第二の態様における前記圧力変更部が前記噴射方向偏向部材の面から突出した凸部であり、非偏向動作状態における前記噴射方向偏向部材が、前記ノズルの中心軸と前記回転駆動軸の回転軸とを含む平面に直交して配置されたとき、前記凸部の前記ノズルの中心軸側を向く面における前記噴射方向偏向部材の表面からの長さが、前記凸部の前記中心軸側を向く面とは反対側を向く面における前記噴射方向偏向部材の表面からの長さより短くともよい。
 このように構成された推力偏向装置は、圧力変更部が不均一に加熱されて熱膨張する場合であっても、熱膨張した圧力変更部と噴射方向偏向部材またはシュラウドの一面との間隔を極めて小さい一定のものにすることができる。
 また本発明の第九の態様に係る推力偏向装置では、上記第一の態様における前記シュラウドの一面は、前記開口部が形成された径方向内側面と、前記回転駆動軸が貫通するとともに前記径方向内側面よりも前記噴射方向偏向部材から離間した位置に設けられた径方向外側面と、を有し、前記圧力変更部は、前記径方向内側面と前記径方向外側面とを接続するとともに、これら径方向内側面と径方向外側面との間に前記回転駆動軸の延びる方向に沿う段差面を形成する前記シュラウドにおける段差部であってもよい。
 ノズルから噴出したガスがシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間を通過する際には、まず、噴射方向偏向部材により近い側の径方向内側面に沿って流通する。ここで、圧力変更部としての段差部が形成されていることで、径方向外側面の位置ではガスの流路の断面積が急拡大し、圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなって回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制することができる。さらに、径方向内側面に沿って流通するガスは、そのまま、ノズルの径方向外側に向かって流通するため、径方向外側面から離れた位置でガスが流通する。従って、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部から離れた位置をガスが流通し、これら軸受けや駆動部の損傷を抑制することが可能である。
 また本発明の第十の態様に係る推力偏向装置では、上記第一から第九のいずれかの態様における前記圧力変更部が、前記噴射方向偏向部材の対向する面から垂直方向に突出した凸部であり、前記ノズルは、前記シュラウドから突出する突出部を有し、前記突出部における前記ノズルの径方向外側を向く面、及び、前記凸部のうちの少なくとも一方から他方に向かって突出するリブ部をさらに備えていてもよい。
 このようにリブ部を設けることで、圧力変更部とノズルとの間の隙間をさらに小さくすることができるとともにガスの流れ方向を変えることができる。このため、圧力損失が増大して、ガスがシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間を通過しにくくなる。従って、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部のガスによる損傷を抑制することが可能である。
 また本発明の第十一の態様に係る推力偏向装置では、上記第一から第十のいずれかの態様における前記回転駆動軸は、前記噴射方向偏向部材が前記ノズルの内部に配置された状態で、前記回転駆動軸の中心軸と、前記噴射方向偏向部材における前記ノズルの周方向に沿う幅方向の中心線とが交わらない位置に配置されていてもよい。
 噴射方向偏向部材におけるシュラウドの一面に対向する面に沿って流通するガスは、噴射方向偏向部材の中心線の延びる方向に沿って流通する。従って、回転駆動軸の中心軸が噴射方向偏向部材の中心線から位置ズレした状態となるように回転駆動軸を設けることで、ガスが回転駆動軸に向かって流通してしまうことを抑制できる。この結果、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部のガスによる損傷を抑制することが可能である。
 また本発明の第十二の態様に係る推力偏向装置では、上記第十一の態様における前記噴射方向偏向部材は、前記回転駆動軸が設けられた基端部と、前記基端部から屈曲又は湾曲して延びる先端部と、を有していてもよい。
 噴射方向偏向部材におけるシュラウドの一面に対向する面に沿って流通するガスは、先端部の延びる方向に沿って流通する。先端部は基端部に対して屈曲又は湾曲して設けられているため、基端部は先端部の延びる方向とは異なる方向に延びている。従って、基端部に設けられた回転駆動軸に向かってガスが流通することを抑制することができ、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部のガスによる損傷を抑制することが可能である。
 また本発明の第十三の態様に係る推力偏向装置は、開口部を有するシュラウドと、前記シュラウドの内部に配置されて前記シュラウドの開口部を介してガスを噴射するノズルと、前記シュラウドの一面を貫通して前記シュラウドの中心軸と平行に配置された回転駆動軸と、前記シュラウドの外側に位置する前記回転駆動軸の一部に設けられて前記シュラウドの一面に対向する噴射方向偏向部材と、を備え、前記回転駆動軸は、前記噴射方向偏向部材が前記ノズルの内部に配置された状態で、前記回転駆動軸の中心軸と、前記噴射方向偏向部材における前記ノズルの周方向に沿う幅方向の中心線とが交わらない位置に配置されている。
 このように回転駆動軸の中心軸が噴射方向偏向部材の中心線から位置ズレした状態となるように回転駆動軸を設けることで、ガスが回転駆動軸に向かって流通してしまうことを抑制できる。この結果、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部のガスによる損傷を抑制することが可能である。
 上記の推力偏向装置では、圧力変更部によってシュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間に異なる間隔の間隙が形成され、断面積が急激に縮小された部分及び急激に拡大された部分が形成される。そのため、断面積が急激に拡大された部分にガスが流入する際に圧力損失が発生し、流路抵抗が大きくなる。それによって、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隙に高温ガスが侵入することが抑制される。従って、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隔に侵入した高温ガスが回転駆動軸に到達することによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制する。
本発明の推力偏向装置の第1実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第1実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第2実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第2実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第3実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第3実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第4実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第4実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第5実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第5実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第6実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第6実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第7実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第7実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第8実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第8実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第9実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第9実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第10実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第10実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第10実施形態の変形例を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第11実施形態を示す簡略化された平面図である。 本発明の推力偏向装置の第11実施形態を示す簡略化された断面図である。 本発明の推力偏向装置の第11実施形態の変形例を示す簡略化された平面図である。 従来の推力偏向装置を示す斜視図である。 従来の推力偏向装置を示す平面図である。 従来の推力偏向装置を示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して詳細に説明する。なお、添付した図面において同一の構成要素には同一の符号を付す。
(第1実施形態)
 図1Aは、本発明の第1実施形態の推力偏向装置101を示す概略平面図であり、図1Bは図1Aに示された推力偏向装置101のAA線に沿った概略断面図である。
 本発明の第1実施形態の推力偏向装置101は、図示しない飛しょう体の後端に取り付けられる。この推力偏向装置101は、円筒状のシュラウド102と、このシュラウド102の中心軸S104に中心軸が一致するように配置された円筒状のノズル104と、前記シュラウド102の一面を構成してノズル104を取り囲む平板状のフランジ103と、前記ノズル104と前記シュラウド102との間に前記フランジ103を貫通して前記シュラウド102の中心軸に対して平行に設けられた複数の円柱状の回転駆動軸140と、前記フランジ103に対して所定の間隔で対向するように前記回転駆動軸140のそれぞれに取り付けられて前記回転駆動軸140の中心軸S140を中心に回転することが可能な平板状のジェットタブ偏向体130~133と、を備えている。ジェットタブ偏向体130~133におけるシュラウド102の一面に対向する面は、シュラウド102の一面と平行となっている。4つの回転駆動軸140は、ノズル104の中心軸S104を通る互いに直交する2つの線上で、ノズル104の周方向に等距離に配置されている。それぞれの回転駆動軸140は、独立的に制御可能である。また、前記ジェットタブ偏向体130に対向する前記フランジ103の面には、前記フランジ103から突出するように圧力変更部110が設けられている。前記圧力変更部110と前記ジェットタブ偏向体130との間の間隙は、前記圧力変更部110が設けられていない前記フランジ103と前記ジェットタブ偏向体130との間の間隙よりも狭い間隔を有している。
 この推力偏向装置101が取り付けられた飛しょう体の飛しょう時には、前記ノズル104は矢印150に示すように高温ガスを噴射し、推力を発生させる。前記ジェットタブ偏向体130の1つを前記回転駆動軸140の中心軸S140を中心として回転させ、その先端を前記ノズル104の上方に移動させると、前記ノズル104から噴射される高温ガスの一部が前記ジェットタブ偏向体130のうち前記ノズル104の上方に移動した部分に衝突する。前記ジェットタブ偏向体130は前記回転駆動軸140の中心軸S140を中心として所望の回転角度に回転させることが可能である。そのため、前記ジェットタブ偏向体130の先端の前記ノズル104の上方への移動量を制御し、高温ガスの前記ジェットタブ偏向体130への衝突量を変更する。前記ジェットタブ偏向体130へ衝突した高温ガスはその噴射方向が変化するため、前記ジェットタブ偏向体130の先端の前記ノズル104の上方への移動量を制御することにより、高温ガスの噴射方向を所定量だけ偏向し、前記推力偏向装置101が取り付けられた飛しょう体の姿勢や飛行方向を制御する。
 前記ジェットタブ偏向体130に衝突した高温ガスのうち一部のガスは、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙に侵入する。侵入した高温ガスは、矢印151で示すように、前記ジェットタブ偏向体130に沿って前記ノズル104から離れる方向に前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙内を流れる。
 前記フランジ103の面には凸形状の断面形状を有する圧力変更部110が設けられている。そのため、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される流路は、断面積が急激に変化する部分を有する。具体的には、高温ガスが通過する前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙は、まず前記圧力変更部110が設けられていない断面積の広い部分を有する。次いで前記圧力変更部110によって間隙の断面積が急激に減少する。さらに前記圧力変更部110が設けられていない部分において間隙の断面積が急激に拡大する。
 流路の断面積の急激な拡大は圧力損失を発生させ、そのため流路抵抗が大きくなる。本発明の第1実施形態においては、対向して配置された前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される間隙は、前記圧力変更部110が設けられた部分で急激に断面積が減少し、次いで前記圧力変更部110が設けられていない部分で急激に断面積が拡大する。このため、圧力損失による流路抵抗が大きくなる。前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される間隙内を、前記ジェットタブ偏向体130に沿って前記ノズル104から離れる方向に流れる高温ガスは、この断面積が急拡大する部分の大きな流路抵抗を受ける。そのため、高温ガスが前記回転駆動軸140まで到達することを抑制し、その結果、前記回転駆動軸140及び前記回転駆動軸140を駆動するための図示されない軸受けや駆動部の温度上昇による損傷を抑制する。
 前記圧力変更部110は、前記フランジ103と一体に形成されてもよく、または別の部材を取り付けて前記圧力変更部110とするものであってもよい。
 図1Aには、前記ノズル104に向かって凸である円弧状の平面形状を有し、両端が前記フランジ103の外縁まで延設されている前記圧力変更部110が示されている。しかしながら、前記圧力変更部110の形状はこれに限定されず、例えば直線状の平面形状や前記ノズル104に向かって凹である円弧状の平面形状であってもよい。また折れ線状やその他の曲線状であってもよい。さらに、図1Aには、両端が前記フランジ103の外縁まで延設された前記圧力変更部110が示されているが、両端が前記フランジ103の外縁まで延設されていなくともよい。この場合、前記圧力変更部110が小型化されるため、装置の軽量化を実現することができる。しかしながら、高温ガスが前記回転駆動軸140に到達することを確実に抑制するために、少なくとも、前記ジェットタブ偏向体130の回転可動範囲に渡って前記圧力変更部110が延設されていることが望ましい。また図1Bには前記圧力変更部110が高さよりも厚さが小さい平板状として図示されているが、前記圧力変更部110の断面形状を、厚さが比較的大きいブロック状としてもよい。圧力変更部110が平板状の場合、装置の軽量化を実現することができる。圧力変更部110がブロック状である場合、高温ガスの衝突に耐えうる剛性を有するという利点がある。
 前記ノズル104、前記フランジ103、前記ジェットタブ偏向体130及び前記圧力変更部110は、2000℃にも達しうる高温ガスの衝突に耐えうる耐熱性及び強度を有する材料からなることが好ましい。
(第2実施形態)
 図2Aは、本発明の第2実施形態の推力偏向装置201を示す概略平面図であり、図2Bは図2Aに示された推力偏向装置201のBB線に沿った概略断面図である。
 第2実施形態においては、前記第1実施形態でフランジ103の上側に設けられていた圧力変更部110に代えて、ジェットタブ偏向体130上に圧力変更部120が設けられていることを特徴とする。
 この圧力変更部120は、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙に断面積が急激に減少する部分及び急激に拡大する部分を形成するため、第1実施形態における前記圧力変更部110と同様に、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙を流れるガスに対して、断面積が急激に拡大する部分の圧力損失により大きな流路抵抗を発生させる。
 推力偏向のために前記ジェットタブ偏向体130の先端を前記ノズル104の上方に移動させると、高温ガスは前記ジェットタブ偏向体130の表面に沿って前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙に侵入する。従って前記ジェットタブ偏向体130に設けた前記圧力変更部120は、前記ジェットタブ偏向体130の表面に沿って侵入する高温ガスに対してより大きな流路抵抗を発生し、高温ガスが前記回転駆動軸140に直接到達することを抑制する。
 前記圧力変更部120は、前記ジェットタブ偏向体130と一体に形成されてもよく、または別の部材を取り付けて前記圧力変更部120とするものであってもよい。
 図2Aには、前記ノズル104に向かって凸である円弧状の平面形状を有する前記圧力変更部120が示されている。しかしながら、前記圧力変更部120の形状はこれに限定されず、例えば直線状の平面形状や前記ノズル104に向かって凹である円弧状の平面形状であってもよい。また折れ線状やその他の曲線状であってもよい。さらに、図2Aには、両端が前記ジェットタブ偏向体130の外縁まで延設された前記圧力変更部110が示されているが、両端が前記ジェットタブ偏向体130の外縁まで延設されていなくともよい。
(第3実施形態)
 図3Aは、本発明の第3実施形態の推力偏向装置301を示す概略平面図であり、図3Bは図3Aに示された推力偏向装置301のCC線に沿った概略断面図である。
 第3実施形態の推力偏向装置301は、フランジ103上に圧力変更部110が設けられると共に、ジェットタブ偏向体130上にも圧力変更部120が設けられていることを特徴とする。
 前記圧力変更部110、120は、第1実施形態及び第2実施形態における圧力変更部110、120と同様に、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙において、断面積が急激に減少する部分及び急激に拡大する部分を形成し、断面積が急拡大する部分における圧力損失による大きな流路抵抗を発生させる。
 第3実施形態における前記圧力変更部110、120は、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙に、複数の断面積が急激に拡大する部分を形成する。さらに、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙の形状が複数の屈曲部を有するクランク状となる。そのため、単一の圧力変更部110または120を設けた第1または第2実施形態の推力偏向装置よりも大きな流路抵抗を発生させ、より確実に高温ガスの前記回転駆動軸140への到達を妨げることが可能となる。
 さらに、このように構成された第3実施形態の前記推力偏向装置301における圧力変更部120は、前記ジェットタブ偏向体130の表面に沿って侵入する高温ガスが前記回転駆動軸140まで直接到達することを抑制する。前記圧力変更部110は、前記ジェットタブ偏向体130及び前記圧力変更部120の幅(延在方向の寸法)よりも広い幅を有することが可能であるため、前記圧力変更部120の外側を回り込んだ高温ガスを抑制する。そのため、前記圧力変更部120は前記圧力変更部110よりも前記ノズル104に近い部分に位置させるとよいが、前記圧力変更部110を前記圧力変更部120よりも前記ノズル104に近い部分に位置させることもできる。また、前記圧力変更部110、120は、前記ジェットタブ偏向体130が回転したときに前記圧力変更部120の回転軌跡が前記圧力変更部110と交差しない位置に配置されている。
(第4実施形態)
 図4Aは、本発明の第4実施形態の推力偏向装置401を示す概略平面図であり、図4Bは図4Aに示された前記推力偏向装置401のDD線に沿った概略断面図である。
 第4実施形態の推力偏向装置401は、フランジ103上に複数の圧力変更部110、111を設けている。この実施形態では、2つの圧力変更部110、111を設けた推力偏向装置401について説明するが、3つ以上の圧力変更部を設けてもよい。また、複数の圧力変更部はジェットタブ偏向体130上に設けてもよい。
 さらに、複数の圧力変更部を前記ジェットタブ偏向体130上及び前記フランジ103上に設けてもよい。複数の前記圧力変更部を前記ジェットタブ偏向体130上及び前記フランジ103上に設けた場合、前記ノズル104の中心軸S104と前記回転駆動軸140の中心軸S140を結ぶ直線上に沿って、どのような順序で前記圧力変更部を設けてもよい。例えば前記ノズル104の中心軸S104と前記回転駆動軸140の中心軸S140を結ぶ直線上に沿って、前記ジェットタブ偏向体130上に設けた前記圧力変更部と前記フランジ103上に設けた前記圧力変更部とを交互に配置することができる。このように構成した場合、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される間隙は複数回屈曲するクランク状の流路を形成するので、より流路抵抗を大きくすることができる。
 複数の前記圧力変更部を前記ジェットタブ偏向体130上及び前記フランジ103上に設ける場合、前記ジェットタブ偏向体130が回転したときに前記ジェットタブ偏向体130上に設けた前記圧力変更部の回転軌跡が前記フランジ上に設けた前記圧力変更部と交差しない位置に配置されている。
 また、複数の前記圧力変更部を前記ジェットタブ偏向体130上、前記フランジ103上またはその両方に設ける場合、前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が異なるように前記圧力変更部の高さを設定することができる。例えば、前記ノズル104に最も近い前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が最も大きく、前記ノズル104から最も遠い前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が最も小さく、その中間の前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が前記ノズル104から遠くなるにつれ、順次間隙が小さくなるように前記圧力変更部の高さが設定される。
 複数の前記圧力変更部を設けた場合、前記ノズル104に最も近く配置された前記圧力変更部は高温ガスに直接さらされるため、最も高温となり、前記ノズル104から遠くなるにつれ、順次前記圧力変更部の温度は低下する。そのため、前記ノズル104に最も近く配置された前記圧力変更部が最も大きく熱膨張し、前記ノズル104から遠くなるにつれ、順次前記圧力変更部の熱膨張が小さくなる。前記ノズル104に近く熱膨張が大きい前記圧力変更部ほど、前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙をあらかじめ大きくすることにより、推力偏向時に全ての前記圧力変更部が前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間に適切な大きさの間隙を形成することができるようになる。
(第5実施形態)
 図5Aは、本発明の第5実施形態の推力偏向装置501を示す概略平面図であり、図5Bは図5Aに示された推力偏向装置501のEE線に沿った概略断面図である。
 第1から第4実施形態と異なり、第5実施形態における圧力変更部120から122は対向するフランジ103及びジェットタブ偏向体130の面のうち少なくとも一方の面に形成された凹部である。この圧力変更部120から122は前記フランジ103及び前記ジェットタブ偏向体130のうちいずれか一方のみに形成されてもよく、両方に形成されてもよい。この凹部形状の圧力変更部は前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙の断面積が急激に拡大する部分を形成し、この部分における圧力損失によって前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙の流路抵抗を増大させ、侵入する高温ガスが前記回転駆動軸140まで到達することを抑制する。
 凹部形状の前記圧力変更部は、前記フランジ103または前記ジェットタブ偏向体130と一体として形成されてもよく、別の部材を前記フランジ103または前記ジェットタブ偏向体130に取り付けて凹部形状の前記圧力変更部を設けてもよい。
 前記フランジ103または前記ジェットタブ偏向体130と一体として形成された凹部形状の前記圧力変更部を採用する場合、追加的な部材が不要であるので、前記推力偏向装置501の軽量化に繋がる。また図5Bに示すように凹部形状の前記圧力変更部120から122を前記ジェットタブ偏向体130及び前記フランジ103の両方に形成する場合、凸部形状の圧力変更部と異なり、前記ジェットタブ偏向体130を回転させても前記ジェットタブ偏向体130側に形成された前記圧力変更部121、122と前記フランジ103側に形成された前記圧力変更部120とが衝突することがない。よって、任意の位置、形状または数で前記圧力変更部を設けることが可能となる。
 また、図5Aには前記フランジ103上に1つ、前記ジェットタブ偏向体130上に2つの前記圧力変更部を設けた例を示したが、配置される前記圧力変更部の数はいくつであってもよい。前記圧力変更部の数が多いほど多数の断面積が急激に拡大する部分を形成し、より効果的に流路抵抗を増大させる。また圧力変更部が凹部形状であるため、前記ジェットタブ偏向体130を回転させても前記ジェットタブ偏向体130側に形成された前記圧力変更部と前記フランジ103側に形成された前記圧力変更部とが衝突することがなく、前記圧力変更部の配置に関する自由度が増大する。
 また、複数の凹部形状の前記圧力変更部120が形成される場合、第4実施形態において説明したように、前記ノズル104に最も近い前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が最も大きく、前記ノズル104から最も遠い前記圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が最も小さくすることができる。さらに、前記ノズル104と回転駆動軸140との間の中間部に設けられた圧力変更部と前記ジェットタブ偏向体130または前記フランジ103との間の間隙が前記ノズル104から遠くなるにつれ、順次間隙が小さくなるように前記圧力変更部の高さを設定することができる。このような前記圧力変更部を有する推力偏向装置では、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間の間隙に流入した高温ガスは、前記圧力変更部により形成された断面積が急激に拡大する部分で順次流路抵抗を受ける。このため、より効果的に前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される流路抵抗を大きくすることができる。
 また、例えば図1Bや図2Bに示すような凸部形状の前記圧力変更部と、図5Bに示すような凹部形状の前記圧力変更部とを組み合わせて使用してもよい。この場合、例えば前記ジェットタブ偏向体130上には凸部形状の前記圧力変更部を設け、フランジ103上には凹部形状の前記圧力変更部を設けてもよく、またはその反対に配置してもよい。さらに、前記ジェットタブ偏向体130上または前記フランジ103上に凸部形状の前記圧力変更部と凹部形状の前記圧力変更部とが混在して設けられてもよい。この場合、前記ジェットタブ偏向体130と前記フランジ103との間に形成される間隙は複雑な屈曲形状の流路を形成するので、より流路抵抗を大きくすることができる。
(第6実施形態)
 図6Aは、本発明の第6実施形態の推力偏向装置601を示す概略平面図であり、図6Bは図6Aに示された推力偏向装置601のFF線に沿った概略断面図である。
 第6実施形態の推力偏向装置601における圧力変更部113、123は、回転駆動軸140の周囲を取り囲むように形成されることを特徴とする。このように構成された圧力変更部は、高温ガスが前記回転駆動軸140に到達するのをより確実に抑制する。さらに、前記圧力変更部は前記回転駆動軸140の付近に配置すればよいので、前記圧力変更部を小型化し、前記推力偏向装置601を軽量化することが可能となる。さらに、図6Aに示すように、前記圧力変更部113及び123を前記回転駆動軸140の中心軸S140を中心とした同心円状に形成すれば、前記ジェットタブ偏向体130を回転させても前記圧力変更部113、123が互いに接触しない。そのため、前記推力偏向装置601の設計が容易になる。
(第7実施形態)
 図7Aは、本発明の第7実施形態の推力偏向装置701を示す概略平面図であり、図7Bは図7Aのノズル104の中心軸S104から見たフランジ103、ジェットタブ偏向体130、回転駆動軸140及び圧力変更部124を示す概略断面図である。前記推力偏向装置701は、前記ジェットタブ偏向体130を回転させることにより、前記ジェットタブ偏向体130の先端部が前記ノズルの上方に移動された偏向動作位置と、前記ジェットタブ偏向体130の先端部が前記ノズルの上方に移動されない非偏向動作位置と、を切り替えることができる。
 前記圧力変更部124は、前記ジェットタブ偏向体130から突出した凸部形状を有している。前記圧力変更部124は、前記圧力変更部124の一端124aにおける前記ジェットタブ偏向体130の面からの突出量がh0であり、他端124bでは突出量はh0よりも大きなh1である。
 本実施形態では、非偏向動作位置は、図7Aの破線に示すようにジェットタブ偏向体130が配置された状態を示す。そして、非偏向動作位置では、圧力変更部124の一端124aはノズル104の中心軸S104側の端部となり、圧力変更部124の他端124bはノズル104の中心軸S104側とは反対側の端部となる。
 このような前記圧力変更部124を有する前記ジェットタブ偏向体130を前記回転駆動軸140の中心軸S140を中心にして回転させ、前記ジェットタブ偏向体130の先端を前記ノズル104の上に移動させる場合を考える。前記ジェットタブ偏向体130に衝突した高温ガスは前記ノズル104から放射状に放出される。従って、図7Aに示すように、前記ジェットタブ偏向体130を前記偏向動作位置に設定した場合、高温ガスは、前記圧力変更部124のうち、前記ノズル104の中心軸S104と前記回転駆動軸140の中心軸S140とを結ぶ線上にある部分、すなわち一端124aに主に衝突する。そのため、前記圧力変更部124の一端124aは高温となり、他端124bは比較的低温になる。そのため、前記圧力変更部124は温度分布に応じて不均一に熱膨脹する。しかしながら、前記圧力変更部124の一端124aは他端124bと比較して小さな突出量h0を有するので、一端124aが他端124bより高温になり、他端124bよりも熱膨張が大きくなった場合でも前記フランジ103と接触することはなく、前記ジェットタブ偏向体130の回転を妨げない。
 図7Bでは前記圧力変更部124の一端124aから他端124bまで下端が直線状である前記圧力変更部124を説明したが、様々な形状とすることができる。例えば、前記偏向動作位置に設定したときの前記圧力変更部124の温度分布に従って圧力変更部124が不均一に熱膨張した場合でも、前記圧力変更部124の下端と前記フランジ103との間の間隙を所定の間隔にすることができるように前記圧力変更部124の下端の形状を折れ線状または曲線状に設計することもできる。
 なお、このように構成された前記圧力変更部124は、より効果的に高温ガスの前記回転駆動軸140への到達を抑制するために、一定の突出量を有する例えば第1実施形態や第2実施形態において説明された圧力変更部と共に用いられてもよい。
(第8実施形態)
 図8Aは、本発明の第8実施形態の推力偏向装置801を示す概略平面図であり、図8Bは図8Aに示された推力偏向装置801のGG線に沿った概略断面図である。本実施形態の推力偏向装置801では、圧力変更部810が第1実施形態から第7実施形態とは異なっている。
 ここで本実施形態では、シュラウド102の一面は、ノズル104が配置されてシュラウド102の開口部102aが形成された径方向内側面811と、回転駆動軸140が貫通するとともに径方向内側面811よりもジェットタブ偏向体130~133から離間した位置に設けられた径方向外側面812とを有している。さらに、シュラウド102には、径方向内側面811と径方向外側面822との間に、これら径方向内側面811と径方向外側面822とを接続するとともに回転駆動軸140の延びる方向に沿う段差面813が形成されている。
 そして、圧力変更部810は、段差面813を形成するシュラウド102の段差部815である。
 本実施形態の推力偏向装置801では、ノズル104から噴出したガス151がシュラウド102の一面とジェットタブ偏向体130~133との間を通過する際には、まず、ジェットタブ偏向体130~133により近い側の径方向内側面811に沿って流通する。ここで、圧力変更部810としての段差部815が形成されていることで、径方向外側面812の位置ではガス151の流路の断面積が急拡大し、圧力損失が発生する。この結果、ガス151の流路抵抗が大きくなって回転駆動軸140を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制することができる。
 さらに、径方向内側面811に沿って流通するガス151は、そのままノズル104の径方向外側に向かって流通する。このため、径方向外側面812から離れた位置でガス151が流通する。従って、回転駆動軸140を駆動するための軸受けや駆動部から離れた位置をガス151が流通し、これら軸受けや駆動部に直接ガスが接触することを抑制できる。この結果、これら軸受けや駆動部の損傷を抑制することが可能である。
 ここで、本実施形態では、一つの段差面813を形成した場合について説明したが、複数の段差面813をノズル104の径方向に離間して複数形成してもよい。即ち、少なくともシュラウド102の一面が、ノズル104が設けられた位置よりも回転駆動軸140が設けられた位置の方が、中心軸S104(S140)の方向に、ジェットタブ偏向体130~133から離れた位置に設けられていればよい。
(第9実施形態)
 図9Aは、本発明の第9実施形態の推力偏向装置901を示す概略平面図であり、図9Bは図9Aに示された推力偏向装置901のHH線に沿った概略断面図である。本実施形態の推力偏向装置901は、リブ部910をさらに備えている点で第1実施形態から第8実施形態とは異なっている。
 ここで本実施形態では、第2実施形態と同様に、圧力変更部120が、ジェットタブ偏向体130~133におけるシュラウド102の一面に対向する面から垂直方向に突出した凸状をなしている。また、ノズル104は、シュラウド102の一面から中心軸S104の方向に突出する突出部104aを有している。
 リブ部910は、ノズル104の突出部104aにおける径方向外側を向く面から圧力変更部120に向かって突出している。リブ部910の先端が圧力変更部120と隙間を空けて径方向に対向するように、リブ部910は圧力変更部120と近接する位置まで延びている。また、リブ部910は中心軸S104を中心とした環状をなしている。本実施形態では、リブ部910はノズル104の上面(ジェットタブ偏向体130~133がノズル104内に配置された際に、ジェットタブ偏向体130~133に対向する面)と面一になるように設けられている。
 このようにリブ部910を設けることで、圧力変更部120とノズル104との間の隙間をさらに小さくすることができるとともにガス151の流れ方向を変えることができる。よって、圧力損失が増大してガス151がシュラウド102の一面とジェットタブ偏向体130~133との間を通過しにくくなる。具体的には図9Bに示すように、ガス151がリブ部910と圧力変更部120との間を流れる際に、シュラウド120の一面に向かうガスの流れ151aが形成される。この流れによって、圧力変更部120とシュラウド102との間のガス151に対する縮流効果を得ることができ、ガス151の圧力損失を増大させることができる。従って、回転駆動軸140を駆動するための軸受けや駆動部のガス151による損傷を抑制することが可能である。
 ここで、本実施形態では、リブ部910は圧力変更部120からノズル104の突出部104aに向かって突出するように設けられていてもよい。また、圧力変更部120及び突出部104aの両方にリブ部910が設けられてもよい。
(第10実施形態)
 図10Aは、本発明の第10実施形態の推力偏向装置101Aを示す概略平面図であり、図10Bは図10Aに示された推力偏向装置101AのII線に沿った概略断面図である。本実施形態の推力偏向装置101Aは、上述の各実施形態の推力偏向装置とはジェットタブ偏向体130A~133Aが異なっている。
 ジェットタブ偏向体130A~133Aでは、回転駆動軸140の中心軸S140が、ジェットタブ偏向体130A~133Aにおけるノズル104の周方向に沿う幅Wの方向の中心線Lと交わらない。即ち、ノズル104の中心線Lに対して回転駆動軸140の中心軸S140が位置ズレするように回転駆動軸140が設けられている。
 本実施形態の推力偏向装置101Aによれば、ジェットタブ偏向体130A~133Aにおけるシュラウド102の一面に対向する面に沿って流通するガス151は、ジェットタブ偏向体130A~133Aの中心線Lの延びる方向に沿って流通する。従って、回転駆動軸140の中心軸S140がジェットタブ偏向体130A~133Aの中心線Lから位置ズレした状態となるように回転駆動軸140を設けることで、ガス151が回転駆動軸140に向かって流通してしまうことを抑制できる。この結果、回転駆動軸140を駆動するための軸受けや駆動部のガス151による損傷を抑制することが可能である。
 ここで、図11に示すように本実施形態では、圧力変更部110は必ずしも設けられなくともよい。
(第11実施形態)
 図12Aは、本発明の第11実施形態の推力偏向装置101Bを示す概略平面図であり、図12Bは図12Aに示された推力偏向装置101BのJJ線に沿った概略断面図である。本実施形態の推力偏向装置101Bは、上述の各実施形態の推力偏向装置とは、ジェットタブ偏向体130B~133Bが異なっている。
 ジェットタブ偏向体130B~133Bは、回転駆動軸140が設けられた基端部130Ba~133Baと、基端部130Ba~133Baから屈曲して回転駆動軸140から離間する方向に延びる先端部130Bb~133Bbと、を有している。
 基端部130Ba~133Baは、ジェットタブ偏向体130B~133Bが非偏向動作位置にある状態(図12Aのジェットタブ偏向体132Bを参照)で、幅Wの方向の中心線L1がノズル104の周方向に沿って延びるように配置される。
 先端部130Bb~133Bbは、基端部130Ba~133Baに一体に形成されており、ジェットタブ偏向体130B~133Bが非偏向動作位置にある状態では、幅Wの方向の中心線L2がノズル104に向かって延びるように配置される。この結果、ジェットタブ偏向体130B~133Bは中心軸S104の方向から見てL字状をなしている。
 シュラウド102の一面に対向する面に沿って流通するガス151は、先端部130Bb~133Bbの延びる方向に沿って流通する。ここで、先端部130Bb~133Bbは基端部130Ba~133Baに対して屈曲して設けられているため、基端部130Ba~133Baは先端部130Bb~133Bbの延びる方向とは異なる方向に延びている。従って、基端部130Ba~133Baに設けられた回転駆動軸140に向かってガス151が流通することを抑制することができる。この結果、回転駆動軸140を駆動するための軸受けや駆動部のガス151による損傷を抑制することが可能である。
 ここで、本実施形態では、基端部130Ba~133Baに対して先端部130Bb~133Bbが屈曲して設けられているが、例えば、基端部130Ba~133Baに対して先端部130Bb~133Bbが湾曲するように設けられていてもよい。即ち、少なくとも基端部130Ba~133Baの中心線L1と先端部130Bb~133Bbの中心線L2とが異なる方向に延びていればよい。換言すると、ジェットタブ偏向体130B~133Bがノズル104の内部に配置された状態(偏向動作位置)で、回転駆動軸140の中心軸S140と、先端部130Bb~133Bbにおける中心線L2の延長線とが交わらない位置に配置されていればよい。
 ここで、図13に示すように本実施形態では、圧力変更部110は必ずしも設けられなくともよい。
 以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。従って、例えば上述の各実施形態を組み合わせてもよい。
 上記の推力偏向装置によると、シュラウドの一面と噴射方向偏向部材との間の間隔に侵入した高温ガスが回転駆動軸に到達することによる回転駆動軸の加熱を抑制し、回転駆動軸を駆動するための軸受けや駆動部の損傷を抑制できる。
 76、101、201、301、401、501、601、701、801、901、101A、101B  推力偏向装置
 102  シュラウド
 103  フランジ
 104  ノズル
 S104  ノズルの中心軸
 110~113、120~124、810  圧力変更部
 130~133、130A~133A、130B~133B  ジェットタブ偏向体
 140  回転駆動軸
 S140  回転駆動軸の中心軸
 50、51、150、151、151a  高温ガスの流動
 811  径方向内側面
 812  径方向外側面
 813  段差面
 815  段差部
 910  リブ部
 基端部  130Ba~133Ba
 先端部  130Bb~133Bb

Claims (13)

  1.  開口部を有するシュラウドと、
     前記シュラウドの内部に配置されて前記シュラウドの開口部を介してガスを噴射するノズルと、
     前記シュラウドの一面を貫通して前記シュラウドの中心軸と平行に配置された回転駆動軸と、
     前記シュラウドの外側に位置する前記回転駆動軸の一部に設けられて前記シュラウドの一面に対向する噴射方向偏向部材と、
     を備え、
     前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の前記シュラウドの一面に対向する面のうち少なくともいずれか一方の面に前記回転駆動軸へ向かうガスの流れに対向して配置された圧力変更部が設けられている推力偏向装置。
  2.  前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材が平板状であり、
     前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面が平行である請求項1に記載の推力偏向装置。
  3.  前記圧力変更部が、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面のうち少なくともいずれか一方の面から垂直方向に突出した凸部である請求項1または2に記載の推力偏向装置。
  4.  前記圧力変更部が、前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の対向する面のうち少なくともいずれか一方の面に設けられた凹部である請求項1または2に記載の推力偏向装置。
  5.  前記圧力変更部が前記シュラウドの一面及び前記噴射方向偏向部材の面に設けられ、
     前記噴射方向偏向部材の面に設けられた圧力変更部の少なくとも1つが、前記シュラウドの一面に設けられた全ての圧力変更部よりも前記ノズルの近くに配置されている請求項1から4の何れか一項に記載の推力偏向装置。
  6.  前記シュラウドの一面と前記噴射方向偏向部材との間に設けられた異なる間隔の間隙が、前記ノズルの中心軸から外側に向かうにつれて順次小さくなる請求項1から5の何れか一項に記載の推力偏向装置。
  7.  前記圧力変更部が前記回転駆動軸を取り囲むように設けられている請求項1から6の何れか一項に記載の推力偏向装置。
  8.  前記圧力変更部が前記噴射方向偏向部材の面から突出した凸部であり、
     非偏向動作状態における前記噴射方向偏向部材が、前記ノズルの中心軸と前記回転駆動軸の回転軸とを含む平面に直交して配置されたとき、前記凸部の前記ノズルの中心軸側を向く面における前記噴射方向偏向部材の表面からの長さが、前記凸部の前記中心軸側を向く面とは反対側を向く面における前記噴射方向偏向部材の表面からの長さより短い請求項1または2に記載の推力偏向装置。
  9.  前記シュラウドの一面は、
     前記開口部が形成された径方向内側面と、
     前記回転駆動軸が貫通するとともに前記径方向内側面よりも前記噴射方向偏向部材から離間した位置に設けられた径方向外側面と、
     を有し、
     前記圧力変更部は、前記径方向内側面と前記径方向外側面とを接続するとともに、これら径方向内側面と径方向外側面との間に前記回転駆動軸の延びる方向に沿う段差面を形成する前記シュラウドにおける段差部である請求項1に記載の推力偏向装置。
  10.  前記圧力変更部が、前記噴射方向偏向部材の対向する面から垂直方向に突出した凸部であり、
     前記ノズルは、前記シュラウドから突出する突出部を有し、
     前記突出部における前記ノズルの径方向外側を向く面、及び、前記凸部のうちの少なくとも一方から他方に向かって突出するリブ部をさらに備える請求項1から9の何れか一項に記載の推力偏向装置。
  11.  前記回転駆動軸は、前記噴射方向偏向部材が前記ノズルの内部に配置された状態で、前記回転駆動軸の中心軸と、前記噴射方向偏向部材における前記ノズルの周方向に沿う幅方向の中心線とが交わらない位置に配置されている請求項1から10の何れか一項に記載の推力偏向装置。
  12.  前記噴射方向偏向部材は、
     前記回転駆動軸が設けられた基端部と、
     前記基端部から屈曲又は湾曲して延びる先端部と、
     を有する請求項11に記載の推力偏向装置。
  13.  開口部を有するシュラウドと、
     前記シュラウドの内部に配置されて前記シュラウドの開口部を介してガスを噴射するノズルと、
     前記シュラウドの一面を貫通して前記シュラウドの中心軸と平行に配置された回転駆動軸と、
     前記シュラウドの外側に位置する前記回転駆動軸の一部に設けられて前記シュラウドの一面に対向する噴射方向偏向部材と、
     を備え、
     前記回転駆動軸は、前記噴射方向偏向部材が前記ノズルの内部に配置された状態で、前記回転駆動軸の中心軸と、前記噴射方向偏向部材における前記ノズルの周方向に沿う幅方向の中心線とが交わらない位置に配置されている推力偏向装置。
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