JP4630697B2 - ターボプロップのノズル支持パイプのための位置合わせブリッジガイドおよび該位置合わせブリッジガイドの利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空学において用いられるターボプロップの分野に関し、さらに詳細には、スラスタ、特に冷却バイパス空気流を用いるスラスタのための熱遮蔽ライナおよびノズル支持パイプの相対的位置合わせに関する。

冷却バイパス空気流を用いる軍用型ターボプロップにおいては、熱遮蔽ライナを、ノズル支持パイプを基準としたノズルのレベルに、常に位置合わせできることが必要となる。言い換えると、これは熱遮蔽ライナを中心に合わせることを含む。これを達成するために、熱遮蔽ライナである内側エンベロープの周辺全体の周りに間隔を空けた、ブリッジガイドが用いられる。熱遮蔽ライナ１とノズル支持パイプエンベロープ２との間に配置されるブリッジガイド３の形状を考慮することなく、図１を参照することができる。さらに、これらブリッジガイドはまた、熱遮蔽ライナを意味する内側保護と、ノズル支持パイプを意味する外側エンベロープとの間のバイパス空気流循環に対して、ダイヤフラム作用を果たす必要がある。最後に、これらにより、特定周波数より低い熱遮蔽ライナ共振モデルを防ぐことに役立つことができる。

一般に、ブリッジガイドは、熱遮蔽ライナにリベット止めされ、時にはスポット溶接されるが、これにより裂け目を生じることがある。この方法の主な不都合点は、柔軟性に欠けることである。実際に、ノズル支持パイプと熱遮蔽ライナとの熱膨張差および圧力差に起因する圧縮荷重が掛かり、ブリッジガイドの直立状態は、急激に突き当たり、急激に最大許容応力に達する。柔軟性の欠如に関連する危険性は、特に、変形が、ノズル支持パイプおよび熱遮蔽ライナに伝達される可能性があるという事実による。しかしこれら部品は、複雑で高価であり、損傷を受けると、ターボプロップに故障を発生させることが多い。詳細には、熱遮蔽ライナのインプロージョンの可能性があり、エンジンの主排気流の部分的な障害物、すなわち関連する破裂をともなうノズル支持パイプの局部的な皿状変形を引き起こす。

ライナにリベット止めされる環状ダイヤフラムに固定された、高さの極めて低いブリッジガイドを用いる方法は、より柔軟に作動する。一方、ダイヤフラムの上流側と下流側との間の温度勾配は、エンジン構造に関して満足のいくものではない。実際に、熱疲労が確認されており、長手方向縁にさらに周辺縁のひび割れを発生し、セクタ部分の損失に至る。
米国特許第２７９５１０８号明細書 独国特許出願公開第１００１０５８０号明細書 米国特許第６３９４５３７号明細書 米国特許第５２０１８８７号明細書

これら様々な技術および見解を考慮に入れて、本発明の目的は、前述の不都合を解消し、ブリッジガイドが３つの主要な機能を保証する必要があることを認識して、別の種類のブリッジガイドを提案することである。第１の機能は、理想的には、熱遮蔽ライナを中心合わせするために、可能な限り早くノズル支持パイプに接触することにある。支持体の数を増すことにより、熱遮蔽ライナの座屈能力を向上できることに注意すべきである。第２の機能は、バイパス空気流内のダイヤフラム断面の可能な最良の校正を可能にすることである。最後に、第３の機能は、ターボプロップのレベルにおける大きな複数方向の膨張差の吸収である。

結果的に、本発明の第１の目的は、相互に関連する２つの部品に対する位置合わせブリッジガイドにある。これら２つの部品は、それら２つの部品の相対位置に関連して変化を受けることができ、ブリッジガイドは、主として以下を含む金属棒から構成される。
・ ２つの部品の一方と接触されなければならない２つの棒端部により構成される２つのラグ。
・ ２つのラグを接続し、かつ２つの部品の他方との少なくとも１つの接触領域を形成する少なくとも１つの湾曲した頂点領域を有する、湾曲した中央部分。

本発明によれば、湾曲した中央部分は、逆方向に湾曲した中央部を有し、これにより、２つの部品の他方との２つの接触点を構成する２つの頂点領域を画定する。

本発明の特定の実施形態において、特定量の周辺膨張を可能にする目的で、２つのラグの一方だけを、２つの部品の一方に固定し、他方のラグは、一方の部品に接触しておらず、したがって、２つの部品の一方に対して接線方向の移動を可能にする。

この場合において、他方のラグに、ブリッジピースを構成する棒に長手方向にスロットを有するこのアセンブリを生成することが興味深い。

この場合、有利には、一方の部品と一体化したＴ型ガイドピンであって、Ｔ型ガイドピンのＴ型脚部がスロットに配置されるＴ型ガイドピンを用いて、このアセンブリを完成する。

好ましい実施形態は、さらに、湾曲した中央部分とラグとの間の連結部に、小さい曲率半径を与えることから成る。

本発明の第２の特定の目的は、熱遮蔽ライナとターボプロップのノズル支持パイプエンベロープとの間の膨張差に適合するための位置合わせ装置にある。

本発明によれば、前述の特性を備えかつ熱遮蔽ライナに固定されるブリッジピースが、用いられる。

本発明および本発明の様々な技術特徴は、４つの図を伴う以下の非限定的説明を読むことにより良く理解されるであろう。

図１は、本発明によるブリッジピース３を、ターボプロップノズルの熱遮蔽ライナ１の周辺部に取り付けた状態を示す。２本の細い破線２は、ノズル支持パイプエンベロープの外側位置を表す。熱遮蔽ライナ１と冷却空気バイパス流れパイプエンベロープ２との間の間隔は、ほぼ１０ｍｍであることが分かる。したがって、ブリッジピース３は比較的平坦である。一方、ブリッジピースは、十分な機械的保持をまだ維持しながら、高さのほぼ１５％から２０％が押し潰されて支持することができなければならない。

図２は、ブリッジピースのターボプロップノズルの熱遮蔽ライナ１への長手方向の位置合わせを示す。このように、その全長に沿った冷却空気バイパスパイプエンベロープの位置合わせを保証するために、いくつかのブリッジピース３の列またはリングを、この部品の全長にわたり形成することが、可能でありかつ簡単である。

図３は、ブリッジピース３の形状、特に、２つのラグ５Ａおよび５Ｂにより囲まれる、湾曲した中央部分８の形状を詳細に示す。ラグは、熱遮蔽ライナ１と接触している。

したがって、湾曲した中央部分８の形状は、ラグ５Ａおよび５Ｂに延びる２つの頂点領域４により特徴付けされる。２つの頂点領域４それぞれは、空気バイパス流れパイプエンベロープ２（この図３では、このパイプエンベロープの位置は、細い破線で示される）との特有の接触点を構成する。言い換えると、湾曲した中央部分８は、頂点領域４の湾曲に対して逆方向に湾曲していることを示す。逆方向の中央部湾曲のこの幾何形状により、各ブリッジピースに関するより大きい曲がり能力を得ることができる。実際に、従来技術の使用によるブリッジピースは、ブリッジピースの直立状態への柔軟性が極めて小さい。

湾曲した中央部分８の逆方向湾曲を補足する別の特徴は、この湾曲した中央部分８とラグ５Ａおよび５Ｂとの間の接合部９の小さい曲率半径である。このようにして、ブリッジピースの湾曲した中央部分８の曲がり領域が、最適化されている。このように、逆方向湾曲が、１つの変形方向を特有にすることにより曲がりの方向を決めるために、曲がりを行なうことができる。さらに、これにより、幾何形状の不安定性を利用できる。この結果、接線方向曲がりにより、２つの部品間の径方向の膨張差を吸収できる。

全体として、ブリッジピースは、リベット６による左側ラグ５Ａの固定、およびラグ５Ｂに熱遮蔽ライナ１に対するある程度の自由度を可能にするガイドピン７によって、熱遮蔽ライナ１に接触している。これらの詳細は、図４でさらに見られ、この図には、ブリッジピースおよび２つのラグ５Ａおよび５Ｂを示す。

左側のラグ５Ａは、熱遮蔽ライナ１に一体に固定される固定穴１０を備える。ここでは、ブリッジピースは、比較的幅の広い金属棒で形成されていることに留意されたい。右側ラグ５Ｂは、スロット１１を備え、このスロットの軸は、ブリッジピースを形成する金属棒の長手方向軸に平行である。ガイドピン７は、熱遮蔽ライナに固定されており、かつＴ型形状である。このＴ型の頭部が、スロット１１より上に延びるのに対し、Ｔ型の脚部はスロット１１に挿入されている。このようにして、ブリッジピースは、熱遮蔽ライナ１が受ける温度差に対して大きな温度差のために、長手方向の長さ変化を受けることができる。実際に、ガイドピン７は、スロット１１の長手方向に移動でき、このブリッジピース方向における熱遮蔽ライナの相対移動を可能にする。さらに、ある程度の自由度を有するこの連結により、ブリッジピース内の応力を制限する。

このように、ブリッジピースは、最適化された方法でのダンパーの役割を果たし、これにより、提案したブリッジピースに比べて極めて高価な部品である、熱遮蔽ライナおよびノズル支持パイプエンベロープに損傷を与える危険性を抑制する。実際に、ブリッジピースは、ターボジェット作動中の変形全体の大部分を吸収する。このように、ブリッジピースは、ヒューズの役割を果たす。これによって、このようなブリッジピースを使用することにより、熱遮蔽ライナの座屈能力は向上することが分かる。

再度図１を参照すると、熱遮蔽ライナ１の周辺全体の周りに間隔を空けた多数のブリッジピース３を使用することにより、ノズル支持パイプエンベロープに対する熱遮蔽ライナ１の最適化された相対的位置合わせが可能になることが理解される。

ターボプロップに関する、本発明によるブリッジピースを利用する周辺位置合わせを示す図である。 ターボプロップに関する同一利用における、本発明によるブリッジピースの長手方向の位置合わせを示す図である。 ターボプロップにおける利用で位置合わせされた、本発明によるブリッジピースの断面図である。 本発明によるブリッジピースの等角斜視図である。

符号の説明

１ 熱遮蔽ライナ
２ 冷却空気バイパス流れパイプエンベロープ
３ ブリッジピース
４ 頂点領域
５Ａ、５Ｂ ラグ
６ リベット
７ ガイドピン
８ 湾曲した中央部分
９ 接合部
１０ 固定穴
１１ スロット

Claims (4)

1. 相互の相対的位置の変化を受けるターボプロップの２つの部品（１、２）に対する、金属棒で形成された位置合わせブリッジピースであって、主として、
   ・ ２つの部品（１、２）の一方（１）に接触されなければならない、それぞれ金属棒の一端に形成される２つのラグ（５Ａ、５Ｂ）と、
   ・ ２つのラグ（５Ａ、５Ｂ）を連結する湾曲した中央部分（８）とを備えており、該中央部分（８）が、湾曲した中央部（８）の少なくとも１つの頂点領域（４）を有して、２つの部品の他方（２）との少なくとも１つの接触領域を形成するものであり、
   湾曲した中央部分（８）が、逆方向に湾曲した中央部を有することにより、２つの部品の他方（２）との２つの接触点を構成する２つの頂点領域（４）を画定しており、
   ２つのラグの一方（５Ａ）だけが、一方の部品（１）に固定され、他方のラグ（５Ｂ）は、一方の部品に対して接線方向に移動できるように、一方の部品（１）に接触しているだけであり、
   他方のラグ（５Ｂ）に、ブリッジピースを形成する金属棒の長手方向のスロット（１１）を備えていることを特徴とする、前記位置合わせブリッジピース。
2. 一方の部品（１）と一体化したＴ型ガイドピン（７）を備え、Ｔ型ガイドピンのＴ型脚部が、スロット（１１）に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の位置合わせブリッジピース。
3. ラグ（５Ａ、５Ｂ）と湾曲した中央部分（８）との間に、該中央部分（８）の曲率半径よりも小さい曲率半径の連結部分（９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の位置合わせブリッジピース。
4. 熱遮蔽ライナ（１）とターボプロップのノズル支持パイプエンベロープ（２）との間の膨張差に適合するための位置合わせ装置であって、特定の数の請求項１から３のいずれか一項に記載のブリッジピース（３）を備え、ブリッジピースが、２つのラグの一方（５Ａ）により熱遮蔽エンベロープに固定されることを特徴とする、前記装置。

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