JPH07101016B2 - 可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフラップの振動を減衰させる装置及びヒンジジョイント・アセンブリ - Google Patents

可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフラップの振動を減衰させる装置及びヒンジジョイント・アセンブリ

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JPH07101016B2
JPH07101016B2 JP2148881A JP14888190A JPH07101016B2 JP H07101016 B2 JPH07101016 B2 JP H07101016B2 JP 2148881 A JP2148881 A JP 2148881A JP 14888190 A JP14888190 A JP 14888190A JP H07101016 B2 JPH07101016 B2 JP H07101016B2
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ウイリアム・チャールス・リップメイア
ジョセフ、サベージ、アルフォード
デビッド・オルス・フィッツ
マラチ・ローレンス，ジュニア
キース・アーロン・ウィリアムス
ダグラス・マルチ・フォーチュナ
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    • E05D11/087—Friction devices between relatively-movable hinge parts with substantially axial friction, e.g. friction disks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
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    • F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、一般にジェット航空機用排気ノズルに関
し、特に排気ノズルの外側フラップとその支持部材との
間に摩擦抵抗を与えるばねバイアス式軸受部材に関す
る。
従来技術 振動および励起問題は、高性能ジェット航空機の隣り合
う排気ノズル間に位置する乱流領域内に生成する空気力
学的力と関連している。航空機の翼に複数のジェットエ
ンジンを横並び関係で装着した場合、両エンジン間に流
れ剥離領域が形成される。排気ノズルの外側フラップは
両エンジン間で広い振動数範囲にわたって励起に遭遇す
ることになるので、この流れ剥離領域は排気ノズルの外
側フラップにとって過酷で有害な環境をつくり出す。
励起が原因で、外側フラップのヒンジジョイントが急速
に摩耗し、またこれらのジョイントおよびフラップの有
効寿命が比較的短くなる。このようなヒンジジョイント
の摩耗は、ジェット航空機の飛行でよくある高速、低高
度条件でもっともひどくなる。ジェット航空機の運転中
止期間および複雑な保守管理にともなって経費がかさむ
ので、この摩耗問題は運転上および経済上の重大な問題
となる。
したがって、ジェット航空機排気ノズルのヒンジジョイ
ントの振動による早期摩耗の問題に対する比較的低コス
トの解決策が望まれている。特に、１対の並置されたジ
ェットエンジン間の流れ剥離に起因する振動による摩耗
を軽減する比較的簡単な装置が必要とされている。
発明の要旨 この発明は上記のニーズを満たすために開発されたもの
で、その主の目的は、ジェットエンジン排気ノズルのヒ
ンジジョイント（軸継手）の振動による摩耗を軽減する
振動減衰機構を提供することにある。
この発明の別の目的は、外側フラップおよびそれに関連
した支持部材間での振動減衰機構の取付、調整および交
換を簡単にすることにある。
このような目的を達成するこの発明のばねバイアス式軸
受組立体は、ジェットエンジン排気ノズルの外側フラッ
プに連結された１つ以上の装着ラグに所定の力を加え
る。固定式軸受を用いて、前部ヒンジジョイント（軸継
手）の外側フラップ装着用ラグに軸線方向の力を直接加
え、また１対のばね荷重をかけた軸線方向に移動可能な
スライダブロックを用いて、後部ヒンジジョイント（軸
継手）の１対の外側フラップ装着用ラグに同様の力を加
える。外側フラップおよびその一体の装着ラグが動的励
起（起振）力にさらされる間、これらの力は前部および
後部ヒンジジョイントに伝達される。ばね荷重をかけた
軸受およびスライダブロックにより装着ラグの面に発生
する摩擦は、ヒンジジョイントのまわりの振動を減衰
し、その有効寿命を長くする作用をなす。
ばねキャニスタアセンブリ（ばね収容缶）を設けて、振
動減衰用軸受組立体の取付を容易にするのがよい。ばね
収容缶は軸受予荷重の設定も容易にする。組立工が組立
用工具や測定具を操作する余裕のある排気ノズルアセン
ブリ内の空気が限られていることを考えると、このこと
は特に望ましい。
上述した目的、特徴および利点を明確にするために、以
下にこの発明をさらに詳細に説明する。
実施例の記載 この発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。図面中、同じ符号は同じ部材を示す。
第１図は１対のジェット航空機排気ノズルの一部を示す
斜視図である。第１図に示す細部から明らかなように、
典型的な１対の航空機ジェットエンジン10では、使用
中、１対の並置された可変面積排気ノズル16の外側フラ
ップ14間に流れ剥離領域12が生成する。この流れ剥離
は、４つのジェットエンジンを各翼18の内側位置の下側
に一対ずつ装着した航空機構造では特に顕著になる。前
述したように、この励起および振動が原因で、外側フラ
ップ14を排気ノズル16に回転自在に連結するヒンジジョ
イントが急速に摩耗する。ヒンジジョイントの通常の位
置は第２図を見ると明らかである。第２図には、排気ノ
ズルアセンブリ20が、複数個の前部ヒンジジョイント・
アセンブリ22および複数個の後部ヒンジジョイント・ア
センブリ24を含むものとして示してある。排気ノズルア
センブリ20は、円形静止排気ダクト26を含み、米国特許
第4,128,208号に開示されたフラップと同様の、枢軸で
回転自在に相互連結された複数個のフラップから構成さ
れる。この枢軸相互連結をとることで、円形排気流路28
の断面積を選択的に変えることができる。この面積の変
化は、ジェットエンジンの様々な運転条件の範囲にわた
って遭遇する種々の質量流量および流体状態に効率よく
対応するのに望ましい。第２図および第３図からわかる
ように、排気ノズル16の主な構成要素は、発散フラップ
30と発散シール32、主フラップ34と主シール36、外側フ
ラップ14および付勢リング38である。前部ヒンジジョイ
ント・アセンブリ22は、外側フラップ14を排気ダクト26
の環状フランジ40に装着ブラケット42を介して回転自在
に連結し、一方後部ヒンジジョイント・アセンブリ24は
外側フラップ14を発散フラップ30に回転自在にかつ軸線
方向摺動自在に連結する。これらについて以下に詳しく
説明する。
前部ヒンジジョイント・アセンブリ22の細部を第４図に
示す。１つの外側フラップ14を支持するのに間隔をあけ
て配置した２つのヒンジジョイント・アセンブリを使用
するが、ここには１つのアセンブリ22だけを示す。装着
ブラケット42には、クレビスの形態の１対の装着アーム
44,46が設けられている。アーム44には正方形の穴48が
形成され、アーム46には円形の穴50が形成されている。
正方形の穴48の輪郭にぴったり合致する正方形の外面53
を有するフランジ付きジャーナル軸受52が穴48に、摺動
可能なすきまばめ関係ではめられている。アーム44およ
び軸受52の正方形の係合面は、軸受52が装着ブラケット
42に対して回転するのを防止する。
円形外面55を有する第２のフランジ付きジャーナル軸受
54が、アーム46に形成された円形の穴50にぴったりプレ
スばめされている。たとえばフランジ付きボルト56の形
態のヒンジピンが両方の軸受52,54および両方の装着ア
ーム42,44に挿通されている。ボルト56は、軸受52,54お
よび装着アーム42,44間にクレビス継手構造にて配置さ
れた外側フラップ装着用ラグ（延長部）60に形成された
穴58も貫通する。
ラグ60の穴58にブッシング62を配置してラグ60をボルト
56に回転自在に支持するのがよい。軸受54と外側フラッ
プ装着用ラグ60との間にクリアランス（隙間）63を残し
て、隣り合う前部ヒンジジョイント・アセンブリ22間、
特に外側フラップ装着用ラグ60間に公差をとれるように
するのが好ましい。したがって、隙間63を設けること
で、前部ヒンジジョイント・アセンブリを互いに適切に
配列することが確実にできる。
ボルト56の露出端に同軸的に装着したコイルばね64のバ
イアス力から生れる摩擦を通して、振動減衰を外側フラ
ップ14に与える。このバイアス力は、ねじ切りナット部
材66にトルクをかけて（つまりナット部材66をまわし
て）、ばね64を軸受52またはボルト56に摺動自在に装着
したワッシャ68のような中間部材に対して、軸線方向に
所定の距離圧縮することによって設定する。軸受52のフ
ランジ端面70と外側フラップ装着用ラグ60の側面72との
間にばね64が加える所定の軸線方向荷重から、摩擦によ
る減衰力が生れる。
ブッシング配列の比較的簡単なヒンジが、外側フラップ
14の前部装着ブラケット42のまわりでのある限度内の回
転を許しながら、前部ヒンジジョイント・アセンブリ22
の振動を減衰することがわかる。外側フラップ14を囲む
乱流領域12（第１図）に依存する空気力学的力に対する
外側フラップ14の前方部分の応答を減衰するのは、軸受
52の端面70と装着ラグ60の側面72との間の摩擦である。
軸受52は回転を阻止されているので、装着ラグ60がボル
ト56のまわりを回転すると、軸受52と装着ラグ60との間
にはかならず摩擦が発生する。
後部ヒンジジョイント・アセンブリ24の作動原理は上述
したところと同じであるが、後部ヒンジジョイント・ア
センブリ24の構造はやや複雑である。後部ヒンジジョイ
ント・アセンブリ24は、発散フラップ30に対する外側フ
ラップ14の回転および並進両方を可能にしなければなら
ないからである。第５図および第６図に示すように、後
部ヒンジジョイント・アセンブリ24は１対の別々のヒン
ジジョイント74,76を含み、これらジョイントはほぼ同
じ構造をもつが、（好ましくは等しい大きさの）バイア
ス力を反対方向にかける。便宜上、片方の後部ヒンジジ
ョイント74のみを詳しく説明する。
外側フラップ14に固定された外側フラップ装着用ブラケ
ット78は、１対のクレビス部材80を含み、これらのクレ
ビス部材80はそれぞれ１対の装着アーム82,84を有す
る。装着アーム82,84にはそれぞれ、円形のフランジ付
き軸受90,92を受け入れるための円形の穴86,88が形成さ
れている。
発散フラップ装着用ブラケット94は１対の発散フラップ
装着用ラグ96を含み、各ラグ96には排気ノズル16の長さ
方向軸線に沿って延在するスロット（長溝）98が形成さ
れている。長溝98は、外側フラップ14および発散フラッ
プ30間の回転および直線並進両方を許容する直線状案内
路として働く。各長溝98にはスライダブロック100が摺
動自在にはまっている。フランジ付きボルト56のような
ヒンジピンが各軸受90,92、各装着アーム82,84、ラグ96
およびスライダブロック100に挿通されている。１対の
交換可能なライナ99がラグ96とスライダブロック100と
の間に、ラグ96を摩耗から保護する犠牲的摩耗部材とし
て設けられている。
コイルばね64がフランジ付きボルト56の頭部と軸受92と
の間で所定の量圧縮され、所定のバイアス力をスライダ
ブロック100の外面102に加える。このバイアス力はスラ
イダブロック100からライナ99を介してラグ96に伝達さ
れる。すなわち、スライダブロック100の内面103が、ラ
イナ99との摺動バイアス接触を介してばね64のバイアス
力を伝達する。前部ヒンジジョイント・アセンブリ22の
場合と同様、ばね64のバイアス力は、ナット部材66をフ
ランジ付きボルト56に沿って所定の距離回転移動するこ
とによって設定する。この後部ヒンジジョイント・アセ
ンブリ24にも前部ヒンジジョイント・アセンブリ22の場
合と同様に１つ以上のワッシャ68を用いることができ
る。
装着アーム82,84は互いに離れ、各ラグ96、軸受90およ
びスライダブロック100に関して適当な寸法とされ、軸
受90、ラグ96およびスライダブロック100間にクリアラ
ンス（隙間）104を残す。この隙間を設けることで、確
実に、すべての有意な振動減衰力がスライダブロック10
0の内面103とラグ96の側面106の間にライナ99を介して
発生する。この隙間は前述した通りの組立公差も与え
る。
排気ノズル16を動かす際にスライダブロック100が長溝9
8に沿ってすべるので、外側フラップ14と発散フラップ3
0との間に軸線方向移動が可能になる。軸受92とスライ
ダブロック100との間の静摩擦力は、軸受92をスライダ
ブロック100にロックする作用をなし、一方スライダブ
ロック100とラグ96との間にはある限度内の軸線方向す
べりが許される。この静摩擦は、２つのエンジン間の剥
離した流れにより排気ノズル16が励起されたときに、軸
受92とスライダブロック100とが相互に移動するのを防
止する。
スライダブロック100は、衝撃および摩擦による摩耗の
際にボルト56および長溝98を互いに保護し、またバイア
ス力を加え得る表面102を提供するという２つの目的に
役立つ。排気ノズルを動かす際に、スライダブロック10
0は長溝98に沿って並進し、こうして外側フラップ14と
発散フラップ３との間の軸線方向移動を可能にする。ス
ライダブロック100の穴に挿通されたフランジ付きボル
ト56は後部ヒンジジョイント24に必要なあらゆる回転を
許す。
もしもスライダブロック100がないか、スライダブロッ
ク100が擦り切れてフランジ付きボルト56が長溝98に直
接接触すると、ヒンジの有効寿命は大幅に短くなる。長
方形の平面接触区域を有するスライダブロックは、長溝
98と線接触するだけのフランジ付きボルト56の円筒形表
面よりはるかに耐摩耗性にすぐれた表面を与えるデザイ
ンだからである。適当な摩耗表面を提供するほかに、ス
ライダブロック100は、ヒンジを減衰するのに必要なば
ね力を伝達する表面102を提供する。この力を適切にバ
イアスすることはヒンジ寿命を長くするのに必要であ
る。
コイルばね64により前部および後部ヒンジジョイント・
アセンブリ22および24両方に適正なバイアス力を加える
ことを確実にするために、第７図および第８図に示すよ
うに、ばねキャニスタアセンブリ（ばね収容缶）108を
用いてコイルばね64の作用長を制御する。組立工がこれ
らのばねの所望の作用長を設定するのに別々の測定装置
を用いなければならないよりは、ばね収容缶108を用い
れば、このばね作用長を自動的に設定することができ好
都合である。これにより、外側フラップの排気ノズルへ
の組立が著しく簡単になり、また外側フラップ14と発散
フラップ30との間の作業空間が限定されていることを考
えると取付および交換時間が著しく短縮される。
ばね収容缶108は、コイル圧縮ばね64の平坦に研削した
端部110が保持リング112に栓溶接、ろう付けなどにより
固着され、環状ばねリミッタ（制限部材）114が両保持
リング112間に保持された構成である。各保持リング112
には、その内径に沿って等間隔で複数の扇形切欠き116
を形成して、ばね64を保持リング112の内面に溶接する
作業を可能にするのが好ましい。ばね制限部材114は、
コイルばね64の自由長さより短く、コイルばね64の所定
の圧縮状態での望ましい作用長に等しい長さに寸法を決
めてある。ばね制限部材114はさらに、内部でコイルば
ね64が半径方向に自由に動けるような内径に寸法を決め
てある。
第９図および第10図からわかるように、ナット66にトル
クを加えてコイルばね64を圧縮すると、ばね制限部材11
4は最終的に保持リング112に接触し、これによりコイル
ばねのそれ以上の圧縮を防止する。こうなれば、コイル
ばね64の所定の作用長を達成できる。このばね収容缶10
8は分解できない組立体部品であるので、追加する別々
のヒンジジョイント・アセンブリ部品の数が少なくな
る。
以上、現在考えられるこの発明の好適な実施例を説明し
た。しかし、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は１対のジェット航空機排気ノズルの一部の斜視
図、 第２図は代表的な排気ノズルアセンブリを一部破断して
示す斜視図、 第３図は排気ノズルを形成する主な構成要素を示す第２
図のＡ−Ａ線方向に見た側面図、 第４図はこの発明の前部ヒンジジョイント・アセンブリ
のピボット軸線に沿って見た部分的断面図、 第５図はこの発明の後部ヒンジジョイント・アセンブリ
のピボット軸線に沿って見た部分的断面図、 第６図は後部ヒンジジョイント・アセンブリの１つの側
面図、 第７図は第８図のＢ−Ｂ線方向に見たばね収容缶の断面
図、 第８図は第７図のばね収容缶の端面図、 第９図はばね収容缶を取り付けた前部ヒンジジョイント
・アセンブリの断面図、そして 第10図はばね収容缶を取り付けた後部ヒンジジョイント
・アセンブリの断面図である。 主な符号の説明 10……エンジン、12……流れ剥離領域、14……外側フラ
ップ、16……排気ノズル、20……排気ノズルアセンブ
リ、22,24……ヒンジジョイント・アセンブリ、26……
排気ダクト、28……排気流路、30……発散フラップ、34
……主フラップ、42,78……装着ブラケット、44,46,82,
84……装着アーム、52,54,90,92……軸受、56……フラ
ンジ付きボルト、60,96……装着ラグ、62……ブッシン
グ、64……コイルばね、66……ナット、70……軸受52の
端面、72……ラグ60の側面、98……長溝、99……ライ
ナ、100……スライダブロック、108……ばね収容缶、11
2……保持リング、114……ばね制限部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ、サベージ、アルフォード アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、コンプトン・リッジ・ドライブ、229 番 (72)発明者 デビッド・オルス・フィッツ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・スパ、スウィートマン・ロード、 286番 (72)発明者 マラチ・ローレンス，ジュニア アメリカ合衆国、カリフォルニア州、メン ロ・パーク、ナンバー・エー・21、シヤロ ン・パーク・ドライブ、350番 (72)発明者 キース・アーロン・ウィリアムス アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ホリングスワース・ウエイ、11680番 (72)発明者 ダグラス・マルチ・フォーチュナ アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ホッパー・ヒル・ロード、3916番 (56)参考文献 特開 昭54−19004（ＪＰ，Ａ)

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフ
    ラップの振動を減衰させる装置であって、 前記フラップと前記ノズルとを相互連結している少なく
    とも１つのピボットジョイントを備えており、該ジョイ
    ントは、前記フラップが該ジョイントの周りを移動する
    際に前記ジョイントと前記フラップとの間に摩擦による
    減衰力を発生するように前記フラップに所定の力を加え
    るバイアス手段を含んでいる可変面積ジェットエンジン
    排気ノズルのフラップの振動を減衰させる装置。
  2. 【請求項２】前記バイアス手段は、ばね手段を含んでい
    る請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記フラップは、前記ジョイントに回転自
    在に連結されている装着ラグ含んでいる請求項１に記載
    の装置。
  4. 【請求項４】前記フラップを前記ノズルに連結するよう
    に前記装着ラグを貫通しているヒンジピンを更に含んで
    いる請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記ヒンジピンを前記ジョイント内に支持
    する軸受手段を更に含んでいる請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記バイアス手段は、前記所定の力を前記
    軸受手段を介して前記装着ラグに加えている請求項５に
    記載の装置。
  7. 【請求項７】前記軸受手段は、第１のジャーナル軸受
    と、第２のジャーナル軸受とを含んでおり、少なくとも
    前記第１のジャーナル軸受は、前記ピボットジョイント
    に回転しないように固定されている請求項５に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】前記第１のジャーナル軸受は、前記ヒンジ
    ピンに摺動自在に装着されている請求項７に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】前記第１のジャーナル軸受は、前記所定の
    力を前記装着ラグに直接加えている請求項８に記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】前記ジョイントと作動的に関連してお
    り、前記フラップの前記ジョイントに対する回転及び並
    進の両方を許容する案内手段を更に含んでいる請求項１
    に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記所定の力を前記バイアス手段から前
    記フラップに伝達する摺動係合手段を更に含んでいる請
    求項10に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記ジョイントと作動的に関連してお
    り、前記所定の力を設定する手段を更に含んでいる請求
    項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記設定する手段は、管状部材を含んで
    おり、前記バイアス手段は、前記管状部材内に保持され
    ているばねを含んでいる請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記設定する手段は、前記所定の力を制
    限する制限手段を含んでいる請求項12に記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記制限手段は、前記バイアス手段を囲
    んでいると共に該バイアス手段の圧縮を制限している缶
    を含んでいる請求項14に記載の装置。
  16. 【請求項１６】複数の枢軸回転するフラップ（14）を含
    んでいる可変面積排気ノズル（16）を有している航空機
    ジェットエンジン（10）において、１つのフラップを他
    のエンジン又はノズル部に回転自在に連結するヒンジジ
    ョイント・アセンブリ（22）であって、該ヒンジジョイ
    ント・アセンブリは、装着ブラケット（42）を含んでお
    り、該装着ブラケットは、当該少なくとも２つの装着ア
    ームの間の装着ラグ（60）を受け入れる少なくとも２つ
    の装着アーム（44、46）を含んでおり、該装着アームの
    各々と、前記装着ラグとは、当該穴を貫通するボルト
    （56）を受け入れるための全体的に整列した穴（48、5
    0、58）を含んでおり、これにより前記装着ラグは、前
    記装着アームの間にちょうつがい式に支持されており、 前記整列した穴のうちの少なくとも１つ（48）は、少な
    くとも２つの対向した平面を有しており、少なくとも１
    つの軸受（52）が、前記穴の平面と係合する少なくとも
    ２つの対向した平面を有しており、これにより前記軸受
    は、回転せずに固定されており、 前記ボルト（56）は、前記軸受を貫通しており、該ボル
    トには、バイアス手段（64）が同軸に設けられており、
    前記ボルトと、前記軸受とは、前記ラグに力を加えるね
    じ切りナット部（66）を含んでおり、これにより前記フ
    ラップと前記エンジン又はノズル部との間の振動の減衰
    を達成しているヒンジジョイント・アセンブリ。
  17. 【請求項１７】前記少なくとも２つの対向した平面は、
    前記少なくとも１つの軸受が前記少なくとも１つの整列
    した穴内を並進することができるようにスロット内に延
    びている請求項16に記載のヒンジジョイント・アセンブ
    リ。
  18. 【請求項１８】前記対向した平面を有している軸受は、
    スライダブロックである請求項17に記載のヒンジジョイ
    ント・アセンブリ。
  19. 【請求項１９】前記バイアス手段は、２つの装着フラン
    ジの間に固定されているコイル圧縮ばねから成ってお
    り、前記２つの装着フランジは、前記ばねにかかる最大
    圧縮力を制限するように該２つの装着フランジの間の管
    状ばね制限手段を保持している請求項18に記載のヒンジ
    ジョイント・アセンブリ。
JP2148881A 1989-10-11 1990-06-08 可変面積ジェットエンジン排気ノズルのフラップの振動を減衰させる装置及びヒンジジョイント・アセンブリ Expired - Lifetime JPH07101016B2 (ja)

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