JPH06500611A - スラスト方向付け排気ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ジェット飛行機などに用いる軸対称スラスト方向付は排気ノズルに関 する。

背景技術 飛行機のガスタービンエンジン設備用の可変形状排気ダクトは、しばしば排気ダ クトの周囲を形成するためにオーバラップしているフラップおよびシール部材か らなる軸対称装置を採用する。それらのフラップおよびツール部材に中間の横ヒ ンジを設けることによって、従来技術のダクトは、中細装置を得ていた。そのダ クトは、特にスラスト増大用のアフタバーニングを使用している高速飛行機設備 において、最適のエンジン性能を得るために必要な可変面積ののどを形成するよ うに再構築される。

そのような従来技術の軸対称ノズルは、一般に中心軸に沿って飛行機からの排気 ガスを後方に指し向ける。ある代替設計では、飛行機の操縦性を高めるために方 向付けされたスラストを得るために、排気ガスをこの軸中心線から選択的に分散 させるための実際の装置を与える試みがなされた。そのようなスラスト方向付は ノズル構造は、代表的には、上述の軸対称ノズルに適さず、さらに普通単一面内 でのみ排気ガスの再方向付けに制限されていた。従来技術の方向付はノズルのさ らなる欠点は、排気ダクトおよび飛行機の最後部にある駆動装置および排気ガス 方向付は面の重量が大きくなることであり、従って、安定性や平衡の観点から飛 行機の最も望ましくない位置における重量が一層増加することになる。

軽量かつ軸対称の構造とともに、中細排気装置にも適用可能なスラスト方向付は 排気ダクトを設計することが必要である。

本発明は、ガスタービンエンジンなどから出される排気ガスの流れを選択的に方 向付けするためのスラスト方向付は排気ノズルを与える。そのノズルは、特に軸 対称中細ノズル構造に用いるのに適しており、さらに、ノズルのど面積が変えら れるとき、先細フラップ後縁が軸方向に移行するところのカム駆動先細ノズル区 画に適用される。

本発明によれば、複数個の末広フラップ部材が、ノズル静構造から球面軸受装置 によって支持された同軸調和リングによって選択的に位置付けられる方向付は排 気ダクトを形成する。その末広フラップは、それぞれその上流端において、自在 継手によって先細ノズル区画の下流部分に接続される。また、そのそれぞれは、 末広フラップを調和リングに結合する荷重リンクによって位置付けされる。

複数個の駆動装置は、調和リングを位置付けし、それゆえノズル中心軸に関して 末広フラップを位置付けさせる。その調和リングを支持する球面軸受は、そのリ ングを中央の軸と一致する中心黒目りに傾けすなわち曲げさせ、それにより末広 フラップの座標上の集中運動を行わせている。本発明の一実施例においては、調 和リングを含んでいる球面軸受が、末広フラップをガス流に関して軸方向に集中 的に収縮拡張させる。調和リングの軸方向移行は、先細ノズル構造が軸方向に移 行するとき末広ダクト形状を維持させる。本発明のノズルは、従来の可変面積、 非スラスト方向付はノズルと比較して、はとんど素子を付加せずかつほとんど重 量を増すことなく、飛行機の操作性および制御性を増大させることができる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明のノズルの軸方向区画を示している図である。

第２図は、第１図のノズルの中細フラップの詳細図である。

第３図は、軸方向に移動可能な球面軸受を含んでいるカム駆動ノズルの概略図で ある。

図面の簡単な説明 第１図は、ノズル中心線１２に沿って取られた本発明に係るノズルの第１の実施 例の横断面を示している。そのノズルは、上流側の静構造１４、先細区画１６、 およびそのすぐ下流側に配置された末広区画１８から構成されている。軸方向後 方に流れる排気ガス２０は、先細区画１６に入る。その先細区画１６では、流量 面積が先細フラップ２４および中間シール（図示せず）の位置に従って減少させ られ、それにより、先細区画１６の出口において、最小面積ののど２２を形成す る。第１図に示された先細フラップ２４は、「平衡ビーム」装置からなる。そこ では、各先細フラップ２４が、中央のピボット点２６に取り付けられ、参照符号 ２８で部分的に示された先細駆動リンクによって、複数個の先細フラップ２４が 集中的に動かされるようになっている。

先細区画１６を出て行く排気ガス２０は、以下に述べられるように、本発明によ れば、スラスト方向付は排気ダクトを形成するように選択的に再構築可能で、か つ一般に中心線１２の周辺に配置された複数個の末広フラップ部材３０から構成 されている末広区画１８に入る。各フラップ部材３０は、その上流端において、 対応する先細フラップの下流端に自在継手３２によって接続されている。その自 在継手３２は、各フラップ３０を中心線１２に関して周方向とともに、径方向に も内外向に回転させる。各フラップ３０の後方端は、一端が対応するフラップ３ ０の下流部分に接続され、他端が一般にノズル中心線１２と同軸に設けられてい る調和（ｕｎｉｓｏｎ）リング３６に接続されている荷重リンク３４によって支 持されている。

調和リンク３６は、一般に３８で示されている球面軸受によって支持されている 。それは、ノズル中心線の周囲に分散させられ、かつノズル静構造１４によって 支持されている複数個の曲線状軸受トラック４０から構成されている。球面軸受 ３８は、調和リング３６を、図示の如（ノズル中心線１２に配置された固定中心 点４２の回りに軸旋回させる。調和リング３６は、静構造１４に取り付けられた 複数個の駆動装置４５によって軸旋回すなわち曲げられる。全ヨーおよびピッチ 方向付けを得るために、全ノズルスラスト方向付は能力を維持しながら、個々の 駆動装置の大きさを小さくするために、少なくとも３つの駆動装置４５が必要と される。例えば、５，６個の多数の駆動装置が採用される。

次に、本発明のノズルの動作について説明する。通常の方向付はルを持たないス ラスト下では、調和リング３６は、ノズル中心線１２と整列して同心的に配置さ れ、末広フラップ３０は、それに対して軸方向に対称的になっている。スラスト 方向付は動作が望まれると、駆動装置４５が調和リング３６を固定中心点４２の 回りに傾けさせることによって、それを傾斜させる。調和リングの一部分が前方 に進み、他の部分が後方に動くと、これらの部分に結合された対応するフラップ が、中心線１２に関して外方向または内方向に径方向に回転させられる。従って 、再構築された末広ダクトが、排気流をノズル中心線に関して所定の角度に再方 向付けし、エアフレーム（図示せず）に対する発生スラストを改善する。調和リ ング３６が、固定中心点４２を通過する軸回りに傾けられ、すなわち回転させら れると、ヨー、ピッチ、あるいはヨーおよびピッチスラスト方向付けのいかなる 組合せも得ることができる。

本発明に係るヨーおよびピッチスラスト方向付はノズルを高性能ジェット飛行機 の高度および安定性制御システムと注意深く一体化することによって、本発明は 、特に、通常の飛行機制御面が、関係する制御力の低下および空気流分離を経験 する低速において、大きな操作性および安定性を得ることができる。さらに、ト リムタブを用いる代りに飛行機を水平姿勢にするためにそのようなノズルを使用 することで、飛行機の抗力を大幅に低減することができる。他方向スラスト方向 付けを含むように飛行機を初期設計することにより、飛行機の形状および摩擦抵 抗を同等に低減する非常に小さな水平および垂直スタビライザを得られる。

第２図は、調和リング３６の一部、単一の先細フラップ２４および末広フラップ ３０の詳細を示している。曲線状の軸受トラック４０は、静構造１４に固定され 、ローラ４６を有するローラ走行装置４４を受け入れるようになっている。その 走行装置４４は、調和リング３６に締結され、それが固定中心点４２（第２図に は図示せず）に関して傾くと、リングを支える。また、第２図には、調和リング ３６が動くと、末広フラップ３０を周囲方向に方向付けする中心リンク機構４８ が示されている。その中間リンク機構４８は、５４の位置でローラ走行装置に、 ５６の位置で互いにヒンジ結合された第１および第２のリンク５０．５２から成 っている。それらのヒンジ５４．５６は、自在継手ではなく、単一動作面におい てのみヒンジ結合された素子４４．５０および５２間に相対運動を行わせる。従 って、リンク５０および５２の運動は、ローラ部材４４のローラ４６を接続して いる軸に垂直であるように形成された単一面内に制限される。ローラ４６は調和 リング３６と局部的に整列させられており、フラップ３０を、荷重リンク３４の 動作による径方向の内外方向のみではなく、中間リンク機構４８によって周方向 にも位置付けさせる。

中間リンク機構４８の機能は、末広ダクト１８のスラスト方向付は方向を参照す ることによって最も良く理解される。そこにおいては、調和リング３６の上下部 分が、それぞれ前方および後方に変位させられる。従って、調和リングの横方向 に配置された直交部分は、ノズル中心線１２に関して曲げられ、上述の如く、そ れに締結されたローラ走行装置４４を、同様に局部的に曲げられる。ローラ走行 装置４４の曲がりによって、中間リンク機構４８を中心線に関して曲げ、対応し て取り付けられた末広フラップ３０をその上流自在継手３２の回りで周方向に回 転させる。

従って、関係する末広フラップは、中心線１２に関して上方に軸旋回させられる が、上記中心線に関して径方向で内方向または外方向には動かない。従って、中 間リンク機構４８の機能は、末広ダクト１８を通る排気ガス２０を再方向付けす るように、それが再構築されるとき、個々のフラップ部材３０に正の周方向方位 を与えることにある。そのような中間リンク機構４８がないと、末広フラップ３ ０の周方向方位は決められず、その結果振動、空隙、または、別の不所望の不整 合を生ずる。

第３図は、代替実施例の一部分を示している。そこでは、静構造１４上の軸受平 面６２によって支持されている軸方向に移動するキャリア６０内に、曲線状トラ ック４０が設けられている。キャリアおよび曲線状トラック４０を軸方向に後方 に動かすことによって、代替実施例に係るノズルがフラップ３０を中心線１２の 集合的に回転させ、その結果、末広区画１８の展開角およびノズル出口流量面積 を減少させる。

第３図の軸方向移動キャリア構造はまた、本発明のノズルをカム駆動先細区画と ともに機能させる。それでは、のどの面積が変化すると、個々の先細フラップ２ ４の後縁が、軸方向に動く。その曲線状トラック４０は、ローラ４６およびロー ラ部材４４を介して調和リング３６を支持し続けることを理解されたい。さらに 、中間リンク機構４８は、第３図の移動調和リング装置と同様に機能し、リング ３６が中心線１２に関して曲げられるとき個々のフラップ３０を位置付けするこ とも留意されるべきである。

本発明のスラスト方向付は動作は、現在の中細対称ノズルに関して最小の付加装 置および変形によって得られることも特に重要である。実際に、ノズルの構造は 、先細フラップ２４の後縁の下流構造を除いて、従来技術のと本質的に同一であ る。そこでは、末広フラップ３０を支持するための自在継手が、末広区画を非軸 対称装置内に再構築させるために使用される必要がある。曲線状の軸受トラック を含んでいる球面軸受、中間リンクおよび調和リングと関連駆動装置が、必要な 付加装置の大きさである。自在継手は、末広ダクトが実際の排気ガス２０を分散 させるために再構築されるときに曲げられるべき各位置付はリンク３４の端部で 使用される。

曲線状軸受トラック４０は、さらに、周囲の多数個所で調和リング３６を支持す ることによって、個々のフラップ３０の位置付けの正確さを高め、リング３６の 各部が中心点４２を通る適切な面内に存在することを保証する。中間リンク球面 ６０は、隣接するフラップ間に一定の間隙を維持し、ノズルダクト１８が再構築 されるとき、フラップ部材のオーバラップや分離を防止する。

あるノズル設計は、オーバラップやその間のシーリングのため、隣接する末広フ ラップ３０間に置かれた複数個のシール部材（図示せず）を利用する。そのよう なシールは、代表的には、その上流端で末広区画１６の対応するツールに固定さ れ、外部のクランプによって、および内面の排気ガス圧力によって末広フラップ の下流部分に関して支持される。そのようなツール部材は、各ツールを隣接する フラップ３０に対して位置付けるための中心材は手段を含むが、本発明の中間リ ンク機構４８は、いまなおツール部材が配置される間に個々のフラップを位置付 けるよう機能する。

従って、本発明は、現在および将来のガスタービン動力飛行機に容易に適合され る簡単かつ軽量のスラスト方向付は軸対称ノズル装置を提供する。

フロントページの続き （７２）発明者　ブルーチェス、レイモンド　ジェイ、ジュニア アメリカ合衆国、フロリダ　３３４０８．　ノース　パーム　ピーチ、ビー、オ ウ、ボックス１４５０４ （７２）発明者　マウント、ジョージ　イー。

アメリカ合衆国、フロリダ　３３４６９．テケスタ、リヴアー　ドライブ　１７ ０ （７２）発明者　ディクソン、ジェイムズ　ティー。

アメリカ合衆国、フロリダ　３３４６９．シュビター、イースト　リヴアーサイ ド　ドライブ　１１６ （７２）発明者　モウヴイック、ウェイン　ティー。

アメリカ合衆国、フロリダ　３３４５８．シュビター、タイドウォーター　ドラ イブ （７２）発明者　スチュワード、ジム　ディー。

アメリカ合衆国、フロリダ　３２９５８．セバスチャン、ノース　リヴアー　ラ ン　ドライブ　６２０７ （７２）発明者　へイガ−マン、ラッセル　エイチ。

アメリカ合衆国、ニューヨーク　１１７４７゜メルヴイル、スリーペンス　ドラ イブ　躬（７２）発明者　アリーナ、アルド アメリカ合衆国、ニューヨーク　１１７８７゜スミスタウン、ロンニ　レイン　 ３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ガスの流れの放出方向を選択的に変えるための排気ノズルであって、 上流入口端および下流放出端を有する排気ダクトを備え、そのダクトは、 上記排気ダクトの周界を形成する複数個のフラップを含み、各フラップは２つの 他のフラップに隣接して配置され、各フラップはその上流端において支持自在継 手に固定され、さらに、上記フラップを対応する自在継手に選択的に位置付けす るため、上記静構造と各フラップ間に配置された手段を含み、その位置付け手段 はさらに、 上記排気ダクトに関して一般に同軸に配置された調和リング、複数個の細長い荷 重リンク、および上記講和リングを軸方向に位置付けしかつ方向付けするための 手段を含み、各荷重リンクはその一端が調和リングにその他端が上記フラップの 他端に固定され、上記調和リングは、静構造から支持された複数個の曲線状軸受 トラックによって支持され、上記カムレースは調和リングの周囲に分散させられ 、各トラックは、調和リングの中心点に関して曲線路を描くように構築されてい ることを特徴とするノズル。
2. （２）上記調和リングが複数個のローラによって軸受トラック内に支持されてい ることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. （３）さらに、複数個の中間リンク機構を備え、各リンク機構は、調和リングと フラップとの間に延び、各リンク機構はさらに、調和リングの中心点を通る面内 においてのにそれに関して回転可能であって、かつその調和リングにヒンジ結合 された第１のリンク、および調和リングと反対側で第１のリンクにヒンジ結合さ れた第２のリンクを含み、上記第２のリンクは、第１のリンクとのヒンジ結合部 と反対側の端部で対応する末広フラップに固定されていることを特徴とする請求 項１に記載のノズル。
4. （４）各中間リンク機構の各第１のリンクは、２つの隣接するローラ間に配置さ れ、それにより支持されており、上記ローラのそれぞれは、さらに対応する曲線 状の軸受トラックによって受け入れられることを特徴とする請求項３に記載のノ ズル。
5. （５）さらに上記曲線状軸受トラックをノズル中心線に関して一定に軸方向に移 動させる手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。