JPH0711259B2 - 排気ノズルヒンジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 （技術分野） この発明は、ガスタービンエンジン排気ノズルの軸線方
向に隣接する上流壁部分および下流壁部分を回転自在に
連結する（以下枢着ともいう）ヒンジに関し、特に、冷
却空気を上流壁部分から下流壁部分に移送するための新
規な形状を有するノズルヒンジに関する。

（従来技術） 現代の高性能航空機の操縦性は、エンジン排気ノズルの
役割を通常のジェット加速機能を超えたものとすること
により、著しく高くなる。ジェット偏向能力を備える排
気ノズルは、通常の制御表面で可能な操縦に比べて、よ
り低い飛行速度でより迅速な航空機の操縦を可能にす
る。その上、排気ノズルにスラスト反転能力を組み入れ
ることにより、航空機は空中運動性（マヌーバ）の目的
で極めて迅速に減速でき、また着陸時にも迅速に減速で
き、短距離活動（作戦）の際の着陸滑走を短くすること
ができる。

このような追加の機能を有する排気ノズルは多機能排気
ノズルと呼ばれる。代表的なこの種の排気ノズルを第１
図に10で示す。ノズル10は、側壁12、上流収束（先細）
フラップ14および側壁12間に配置された下流発散（末
広）フラップ16および16aからなる壁部分を有する二次
元排気ノズルである。このような二次元ノズルは多機能
用途に好適である。円い断面の軸対称なノズルとは異な
り、二次元ノズルは、フラップ16および16aを差動的に
作動させ、これによりノズルから出る高熱燃焼ガスの流
れを偏向でき、航空機の迅速なピッチ操縦を可能にする
からである。このようなフラップ16および16aの差動操
作を第２〜４図に示す。第２図は、平常スラスト運転時
のフラップ16および16aの位置を示す。第３図は航空機
の迅速ピッチ操縦の際のフラップ16および16aの偏向し
た位置を示す。第４図はフラップ14,16および16aを閉じ
た位置を示し、この位置で高熱燃焼ガスを補助排気ノズ
ル18を通して排出して逆スラストを生成する。

排気ノズルの壁部分はノズル10を通って排出される高熱
な燃焼生成物の流れからの極めて高い温度にさらされる
ので、壁部分の内面を冷却してノズルの使用寿命を伸ば
し、メインテナンスの必要を低減するのが好ましい。代
表的には、従来のノズルは第５図に示すような、ノズル
の壁部分を冷却するための表面冷却構造を使用してい
る。第５図は、高熱ガス流路内の収束フラップ14より上
流に位置するケーシング部分20を含む排気ノズル10の部
分を線図的に示す。ケーシング20は、その内面から離間
したライナ22を含む。代表的にはタービンエンジンから
のバイパス空気である冷却空気をケーシング部分20とラ
イナ22との間の冷却空気流通路24に注入する。第５図に
破線矢印で示すように、その冷却空気を冷却空気流通路
24からフラップ14および16の内面に沿って射出し、これ
らのフラップの内面に冷却空気の膜を形成する。

しかし、第５図の構造には重大な欠点がある。第一に、
冷却空気流通路24から出る冷却空気が、フラップ14,16
および16aの表面に沿って流れるにつれて、排気ガス流
路の高熱ガスと混ざり合い、冷却空気が足りなくなる。
このように冷却空気が不足するため、フラップ14,16お
よび16aを冷却するのに過剰量の冷却空気流が必要にな
る。冷却空気流は代表的にはタービンエンジンのバイパ
ス空気からとっているので、過剰な冷却空気流は性能低
下につながる。さらに、また第６図を参照すると、フラ
ップ14,16および16aを航空機のピッチ操縦に合わせて偏
向すると、収束フラップ14と発散フラップ16および16a
との接合部に過酷な角度ができ、その結果スロート30の
下流で局部的な流れはく離28が生じる。フラップ16およ
び16aの内面は、冷却用にフラップの上流で噴射される
従来通りの冷却空気の膜に依拠しているかぎり、過熱し
てしまう。それは、はく離した流れ領域28の乱流が冷却
空気の膜を排気ノズルを貫通して流れる高熱ガスと混合
し、これによりこの形式の冷却構造の有効さをひどく低
減するからである。

ノズル壁部分を冷却する問題は、多機能二次元型排気ノ
ズルと同様に軸対称なノズルにも等しく適用できるが、
多機能二次元型排気ノズルの最後部発散ノズルフラップ
の冷却と関連した問題が、二つの基本的な理由から、深
刻になる。第一に、二次元型ノズルの発散フラップは同
じノズル寸法および流れ面積について軸対称なノズルの
フラップより長く、したがってフラップヒンジに冷却空
気の膜を射出する従来の方法で冷却するのがより困難で
ある。二次元排気ノズルのフラップが軸対称なノズルの
フラップより長いのは、二次元ノズルの側壁が固定され
ており、したがって必要なノズル面積変化のすべてをフ
ラップ移動でまかなわなければならないからである。二
次元ノズルフラップの先端は必要な面積変化をつくりだ
すため広い行程にわたって移動し、フラップは必然的に
長くなければならず、したがってノズルフラップ外側輪
郭角度は航空機の抗力を低くし、したがって性能を高く
するのに必要な通りに小さい。

第二に、そして上述した理由とも関連して、ジェットを
全偏向した状態の二次元型排気ノズルの運転中、収束フ
ラップと発散ラップとの接合部に過酷な角度ができ、先
に第６図に関連して説明したように、スロートの下流で
局部的な流れはく離が起こる。

実際、ヒンジに射出される冷却空気の膜で冷却される二
次元排気ノズルのフラップは、この種の膜状に射出した
冷却空気の流れは一般に効率がよくないので、過剰な不
均一な温度にさらされる。このような低効率の結果、現
在使用中の排気ノズルのあるものでは、フラップ表面に
歪み（変形）、熱疲労、亀裂が生じている。さらに、航
空機の燃料経済および航続距離を改善するという、いつ
も存在する要求に応えて全体的エンジン効率を増加する
につれて、バイパス空気を排気ノズルフラップの冷却に
使用できる割合が益々低くなっている。現代のエンジン
でノズルフラップを適正な温度に制御するには、一般に
ノズルの壁部分にもっと均一に冷却空気を分配すること
のできる、もっと効率よい対流冷却手段が必要である。

したがって、この発明の目的は、排気ノズルの上流壁部
分と下流壁部分とを回転自在に連結するヒンジであっ
て、冷却空気をノズルの上流壁部分から下流壁部分に効
率よく移送することのできるヒンジを提供することにあ
る。

この発明の別の目的は、排気ノズルの隣接する上流壁部
分と下流壁部分とのヒンジ連結であって、ライナをノズ
ルの壁部分の内面の上に配置して両者間に冷却空気流通
路を画定することのできるヒンジ連結を提供することに
ある。

この発明の他の目的は、排気ノズルの隣接する上流壁部
分と下流壁部分とを連結するヒンジであって、冷却空気
をノズルの上流および下流壁部分の内面に沿って効率よ
く移送することができ、これにより冷却空気流の必要量
を減らし、その結果航空機原動機の性能と効率を高める
ことのできるヒンジを提供することにある。

この発明の他の目的および利点は後続の説明に指摘され
ており、一部がその説明から自明であり、またこの発明
を実施することで認知することができるであろう。この
発明の目的と効果は、特許請求の範囲に記載した手段お
よび組合わせによって実現、達成される。

本願発明 （発明の要旨） 上述した目的を達成するために、この発明によれば、ガ
スタービンエンジン排気ノズルの第１壁部分と第２壁部
分とを軸線方向に連結し、両部分の相対的枢動を許すヒ
ンジが提供される。上記第１および第２壁部分それぞれ
が内側表面およびライナを有し、このライナが壁部分の
内側表面のそれぞれに取り付けられかつ内側表面から離
間して相互間に第１および第２冷却空気流通路を画定す
る。ヒンジは、湾曲部分と、リーフシール手段と、プレ
ナム手段と、オフセットブラケット手段とを備える。湾
曲表面を有する湾曲部分は上記第１および第２壁部分の
うち一方の第１端に形成されている。リーフシール手段
は、上記第１および第２壁部分のうち他方の第１端に固
着されかつ第１端から延在して、上記第１および第２壁
部分が相互に枢動するとき、上記湾曲部分に摺動自在に
当接してリーフシール手段と湾曲部分との間に実質的に
気密なシールを形成する。プレナム手段は、少なくとも
部分的に上記リーフシール手段および上記他方の壁部分
の第１端により画定され、上記第１および第２冷却空気
流通路を流れ連通させる。オフセットブラケット手段
は、上記第１および第２壁部分をそれぞれの第１端で回
転自在に連結する。

好適な実施態様では、第１壁部分が排気ノズルを通るガ
ス流路内で第１壁部分より上流に位置し、湾曲表面が第
２壁部分の上流端に形成される。第２壁部分のライナは
湾曲上流端部分を含む形状に形成され、この湾曲上流端
部分が上記第２壁部分の湾曲部分から離間して第２壁部
分の冷却空気流通路の一部を画定する。このような構造
において、上記第１壁部分のライナは下流端部分を含む
形状とし、この下流端部分は上記第２壁部分のライナの
湾曲端部分近くで終端し、湾曲端部分から離間し、かつ
湾曲端部分とシール係合関係にある。このように構成す
ると、第１および第２壁部分が相互に枢動するとき、第
２壁部分のライナの湾曲上流端部分が第１壁部分のライ
ナの下流端部分に追従し、その近傍にかつそれとシール
係合関係に留まり、こうして第１冷却空気流通路からプ
レナム手段を経て第２冷却空気流通路への連続な流路を
そこからの有意な漏れなしで維持する。

（実施例の記載） この発明の現在のところ好適な実施例を添付の図面を参
照しながら詳しく説明する。なお、この発明は前述した
ように、多機能二次元排気ノズルとおなじく、軸対称型
排気ノズルにも等しく適用できる。しかし、この発明の
好適な実施例を説明する目的に合わせて、以下の説明は
主として、二次元型排気ノズルの第１および第２壁部分
を連結するこの発明の技術思想を取り入れたヒンジにつ
いて行なうが、これに限定されるものではない。さら
に、この発明の複数個のヒンジを所定の排気ノズルに組
み込んで種々の枢着壁部分を連結することができるが、
各ヒンジは実質的に同じ構造を有するので、ここでは１
つのヒンジについてだけ説明する。二次元ノズルの壁部
分を枢着するヒンジ連結の説明は、軸対称型ノズルおよ
び他の変形した多機能型排気ノズルの壁部分の連結にも
等しく適用できることが当業者には明らかである。

この発明によれば、排気ノズルの第１壁部分および第２
壁部分を連結するためのヒンジ手段を設ける。この実施
例では、第７図および第８図に示すように、ヒンジ手段
は100で総称するヒンジを含む。ヒンジ100は、第１壁部
分102と第２壁部分104とを連結し、第１壁部分102と第
２壁部分104との間の相対的枢動を許す。第１壁部分102
および第２壁部分104はそれぞれ内側表面106および108
を有する。壁部分102および104はさらにライナ110およ
び112を含み、これらライナ110および112は内側表面106
および108から離間して相互間に冷却空気流通路114およ
び116を画定する。

この発明によれば、ヒンジは第１および第２壁部分の片
方の第１端に形成された湾曲部分を備える。第７図およ
び第８図に示したこの発明の好適な実施例では、湾曲部
分118を第２壁部分104の第１端120に形成する。

この発明によれば、ヒンジはさらに、第１および第２壁
部分が相互に枢動する際に、第２壁部分の湾曲部分と第
１壁部分の第１端との間に実質的に気密なシールを形成
するシール手段を含む。好ましくは、シール手段は、壁
部分の片方に固着されかつそこから延在して、第１およ
び第２壁部分が相互に枢動する際に、他方の壁部分に摺
動自在に当接して相互間に実質的に気密なシールを形成
するリーフシール手段を含む。第７図に具体的に示すよ
うに、リーフシール手段は第１壁部分102の第１端121に
固着され、ルート部分124およびこのルート部分124から
片持ち支持されたバイアス手段126を有するリーフシー
ル122を含む。バイアス部分126は先端部分128を含む。
リーフシール122のルート部分124はブラケット130を介
して第１壁部分102の第１端121に取り付けられている。
ルート部分124はブラケット130にボルト連結132により
緊締されている。あるいは、ルート部分124をブラケッ
ト130に溶接その他の締結手段により取り付けてもよ
い。一方、ブラケット130は第１壁部分102にボルト連結
134により固着されている。もちろん、ブラケット130
は、第１壁部分102にボルト134で連結される例に限定さ
れず、壁部分102に溶接したり、他の周知の締結手段に
より取り付けてもよい。あるいは、ルート部分124を壁
部分102に直接固着してもよい。この好適な実施例で
は、後述するように、ブラケット130はリーフシール122
のバイアス部分126を所望の位置に位置決めし支持する
作用をなす。

第７図および第８図に示す通りのリーフシール122およ
びブラケット130の構造では、第１および第２壁部分102
および104が相互に枢動する際に、バイアス部分126の先
端128が第２壁部分104の湾曲部分118に合致し、かつ湾
曲部分118に摺動自在に当接し、これによりバイアス部
分126と湾曲部分118との間に気密なシールを形成する。

この発明によれば、ヒンジはさらに、少なくとも部分的
にリーフシール手段および一方の壁部分の第１端により
画定され、第１および第２冷却空気流通路を流れ連通す
るプレナム手段を含む。第７図および第８図に具体的に
示すように、プレナム手段は、少なくとも部分的に壁部
分102の第１端121およびリーフシール122により画定さ
れたプレナム136を備える。壁部分102および104はそれ
ぞれの第１端121および120に沿った幅が相互に実質的に
同延である。ライナ110および112も壁部分102および104
の幅と実質的に同延の幅を有する。プレナム136は第１
および第２壁部分102および104の第１端121および120の
実質的に全幅にわたって延在して、第１冷却空気流通路
114と第１冷却空気流通路116との間にかつ壁部分102お
よび104の実質的に全幅にわたって連続な空気流通路を
形成する。冷却空気流通路およびプレナムを通る冷却空
気の空気流進路を第７図に矢印138で示す。こうして、
プレナム136により壁部分102および104の実質的に全幅
に沿って冷却空気流通路114と116とを連結するので、プ
レナム136を通してまた壁部分102および104に沿って、
ノズルを貫流する高熱排気ガスと混じりあわない、冷却
空気の均一な流れが得られる。

この発明によれば、ヒンジはさらに、第１および第２壁
部分をそれぞれの第１端で回転自在に連結する（枢着す
る）オフセットブラケット手段を含む。第７図および第
８図に具体的に示す通り、オフセットブラケット手段は
少なくとも２つのブラケット140を含む。第９図および
第11図に示すように、ブラケット140はベース部分142お
よびそのベース部分142から延在するアーム部分144を含
む。ベース部分142は第１壁部分102の第１端121に溶接
その他の適当な締結手段により固着されている。少なく
とも２つのブラケット140はそれぞれ第１壁部分102の第
１端121の幅に沿って互いに間隔をあけて配置されてい
る。ブラケット140のアーム部分144は穴148のあいた先
端部分146を含む。したがって、各ブラケット140の先端
部分146は第１壁部分102からアーム部分144の長さだけ
ずれている。このようにして、ブラケット140は、後述
するように湾曲端部分118にまたがりながら、第１およ
び第２壁部分を枢着する構造を提供する。

リブ150が第２壁部分104にその第１端120付近に溶接な
どにより固着されている。各対のリブ150は相互に離間
して両者間にブラケット140の先端部分146を受け入れ、
そして先端部分146をリブ150間に入れたときに穴148と
心一致する穴151があげられている。第２壁部分104はピ
ン152によりアーム部分144の先端部分146に枢着されて
いる。ピン152はブラケット140の穴148およびリブ150の
穴151を貫通して両壁部分102および104を組立状態に連
結する。

オフセットブラケット手段の構造は、第２壁部分104の
湾曲部分118にまたがりながら、第１および第２壁部分1
02および104が相互にノズルの作動条件にしたがって異
なる角度配向に枢動するのを許す。このようにして、湾
曲部分118は第１壁部分102の第１端121から離間した位
置に留まり、プレナム136を部分的に画定する。さら
に、第９図には２つ以上のブラケット140を示すが、す
べて実質的に同じ構造であるので、以上の説明では１つ
だけを説明した。さらに、任意の数のブラケット140を
壁部分102および104の第１端に沿って配列して、両壁部
分を組立状態に枢着し、両壁部分をしっかり支持するこ
とができる。この発明は、図示し説明したブラケット14
0の特定の構造に限定されず、当業者には、この発明の
範囲内でオフセットブラケット手段の多数の他の構造が
想起できるであろう。

第７図および第８図に示すように、第２壁部分104のラ
イナ112は湾曲上流端部分154を含み、この湾曲上流端部
分154が第２壁部分104の湾曲部分118から離間して、相
互間に冷却空気流通路116の最上流部分を画定する。第
１壁部分102のライナ110は下流端部分156を含み、この
下流端部分156がライナ112の湾曲端部分154近くで終端
し、かつ湾曲端部分154から離間して、相互間に空気流
通路158を画定する。

ライナ112の湾曲上流端部分154とライナ110の下流端部
分156との間の空気流通路158は、プレナム136からの冷
却空気の漏れ量を制御し、矢印160で示すようにライナ1
12の表面に沿って冷却空気の薄い膜を放出する寸法とす
ることができる。あるいは、ヒンジ100に空気流通路158
をシールする手段を設けることができる。具体的には、
シール手段としては、板ばね162をライナ110の下流端部
分156に固着し、板ばね162の板部分164を適当な形状と
してライナ112の湾曲上流端部分154にバイアスさせ、こ
れにより空気流ギャップ158をシールする。

第２壁部分104の湾曲部分118は、第８図に破線で示すノ
ッチ（切欠き）部分166を２つ以上含む。ノッチ部分166
は壁部分104の幅に沿って互いに離間し、ブラケット140
のアーム部分144に対応している。第１および第２壁部
分102および104が相互にオフセットブラケット手段のま
わりを枢動するのに従って、アーム部分144は湾曲部分1
18のノッチ部分166に出入りすることができる。壁部分1
02および104が排気ノズルが第３図に示す通りの全偏向
配置をとるような相対位置にあるとき、ライナ112の湾
曲上流端部分154は上方に延びプレナム136に入り、アー
ム部分144はノッチ部分166に進入する。この位置（第８
図）で、空気流通路114を通る冷却空気の流路は、矢印1
38で示すように、プレナム136に入り、ついで湾曲上流
端部分154の端部の周囲をまわり、また下がって冷却空
気流通路116に入る。

第９図に示すように、リーフシール122は壁部分102およ
び104の幅に沿って延び、壁部分102の幅方向に間隔をあ
けて配置されたブラケット140により分断されている。
このようになっているので、壁部分102および104が相互
に枢動する際、リーフシール122はブラケット140と干渉
し合わない。プレナム136からノッチ部分166を通っての
漏れを制御するために、局部縁側部168を各リーフシー
ルの片持ち部分126の先端部分128に取り付けて、第１お
よび第２壁部分102および104がオフセットブラケット手
段のまわりを徐々に大きな角度まで枢動するとき、縁側
部168がノッチ部分166間をまたぎプレナム136をシール
する。このようにして、両壁部分が相互に枢動する際に
ノッチ部分166を縁側部168でシールするとともに、壁部
分の角度配向それぞれについて壁部分104の湾曲端部分1
18をシールすることにより、プレナム136からの冷却空
気の潜在的漏れ損失を最小限におさえる。同様に、ライ
ナ110の下流端部分156とライナ112の湾曲上流端部分154
との間の空気ギャップ158を通っての漏れを、このギャ
ップ158に板ばね162を設けることによって、最小限にす
ることができる。

プレナム136から冷却空気が漏れる可能性のある三番目
の点は、壁部分102と104との最外側の連結部の位置で、
これらの最外側の連結部が隣接壁部分に当接するところ
に存在する。プレナム136の側端からの冷却空気の漏れ
を最小にするために、第10図および第11図に示すよう
に、壁部分102の第１端121の側端に端部キャップ170を
取り付けて、プレナム136をその側端部でシールする。
端部キャップ170はリーフシール122およびブラケット13
0の端部にぴったりはまって、両者の係合表面間での冷
却空気流の損失を最小にする。壁部分102および104とノ
ズルの側壁172との界面での漏れを制御するために、円
筒形シール174が壁部分104の湾曲部分118の最外側部分
それぞれに挿入されている。ばね176を各円筒形シール1
74内に挿入して当接部177に対してバイアスさせるとと
もに、各円筒形シール174を対応するノズルの側壁172に
向けて押し付けることができる。ここでも、壁部分102
におよび104の最外側端に配置された端部キャップ170お
よび関連する円筒形シール174は実質的に同じ構造なの
で、１つの端部の構成だけを図示し説明した。

以上説明したこの発明の好適な実施例では、第２壁部分
104が二次元排気ノズルの発散フラップを構成し、第１
壁部分102が排気ノズルの収束フラップを構成する。ノ
ズルを通る排気ガス流路内で収束フラップ102は発散フ
ラップ104より上流に位置する。収束フラップ102および
発散フラップ104のライナ110および112はノズルを通る
ガス流路の一部を画定する。しかし、この発明は二次元
ノズルの収束および発散フラップ間の連結部での使用に
限定されない。別の例として、第12図に示すように、こ
の発明の技術思想を、ノズルケーシング部分と収束壁部
分との間のヒンジ連結部、たとえばノズルケーシング部
分202と収束壁部分102との間のヒンジ連結部200に適用
することができる。ライナ204がケーシング部分202から
離間して相互間に冷却空気流通路206を画定する。この
実施例では、通路206を流れる冷却空気はヒンジ連結部2
00の位置のプレナム208に入り、プレナム208から収束壁
部分102のほぼ全幅に沿って冷却空気流通路114に侵入
し、ついでヒンジ連結部100のプレナム136に達する。冷
却空気はプレナム136から発散壁部分104の冷却空気流通
路116に流入する。したがって、この発明は、排気ノズ
ルのガス流路を画定する壁部分の枢着部それぞれに適用
できる。

さらに、上の説明では、この発明の好適な実施例を、湾
曲部分118が壁部分104の第１端120に形成され、リーフ
シール手段が壁部分102の第１端121に固着され第１端12
1から延在するとして説明した。しかし、湾曲部分が壁
部分102の第１端121に形成され、リーフシール手段およ
びオフセットブラケット手段が壁部分104の第１端120か
ら延在することも、この発明の範囲内にある。このよう
な配置では、プレナム手段がやはり少なくとも部分的
に、リーフシール手段および一方の壁部分の第１端によ
り画定され、そして冷却空気流は冷却空気流通路114か
らプレナム136へ、そしてそこから冷却空気流通路116へ
と導かれる。

この発明は、冷却空気流を、上流壁部分から離間したラ
イナで画定された上流の冷却空気流通路から、下流壁部
分から離間したライナで画定された下流の冷却空気流通
路に移送することのできる排気ノズルヒンジの新規な構
造を提供する。この配置は、冷却空気流通路を通過する
冷却空気を一層効率よく利用でき、発散フラップの長さ
が比較的長い二次元排気ノズルに特に適当である。この
発明を適用することにより、排気ノズルの壁部分の熱変
形および熱疲労を回避し、その保守管理を全般的に改善
することができる。

上述した以外の効果や変更は当業者に容易に想起できる
であろう。この発明は、広義には、以上説明し図示した
細部、代表的な装置、図解例に限定されない。したがっ
て、この発明の要旨から逸脱しない範囲内で、これらの
細部から種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な二次元収束／発散排気ノズルの斜視
図、 第２図は第１図のノズルを、ノズルのフラップが全ジェ
ットスラスト位置にある状態で示す概略側面図、 第３図は第１図のノズルを、ノズルのフラップが航空機
ピッチ操縦位置にある状態で示す概略側面図、 第４図は第１図のノズルを、ノズルのフラップが閉止位
置にあり、排気ガスを補助ノズルを通して排出して短距
離活動に適当な逆スラストを得る状態で示す概略側面
図、 第５図は二次元排気ノズルの収束および発散フラップを
横切る通常の気膜型の冷却空気流を示す概略側面図、 第６図は第５図の二次元ノズルの内面を横切る膜冷却空
気の流れを示す略図で、発散および収束フラップを航空
機ピッチ操縦位置に偏向したときにヒンジ連結部の下流
に起こる流れはく離の領域を図示し、 第７図はこの発明を適用した排気ノズルヒンジを、ノズ
ルの壁部分が逆スラスト運転のための全閉位置である状
態で示す側面図、 第８図は第７図の排気ノズルヒンジを、ノズルの壁部分
が航空機ピッチ操縦に合わせて排気ガス流路を偏向する
位置にある状態で示す側面図、 第９図は第７図の排気ノズルヒンジの部分的斜視図で、
ノズルの壁部分同士のブラケット枢着部を示し、 第10図は第７図の排気ノズルヒンジの部分的側面図、 第11図は第７図の排気ノズルヒンジの部分的平面図、そ
して 第12図は排気ノズルの一部を表示する略図で、この発明
によるヒンジを収束フラップと発散フラップの連結部お
よび収束フラップとノズルケーシングの連結部に適用し
た例を示す。 主な符号の説明 10:ノズル、 12:側壁、 14:収束フラップ、 16,16a:発散フラップ、 100:ヒンジ、 102:第１壁部分、 104:第２壁部分、 106,108:内側表面、 110,112:ライナ、 114,116:冷却空気流通路、 120,121:第１端、 122:リーフシール、 124:ルート部分、 126:バイアス部分、 128:先端部分、 130:ブラケット、 136:プレナム、 140:ブラケット、 142:ベース部分、 144:アーム部分、 146:先端部分、 148:穴、 150:リブ、 151:穴、 152:ピン、 154:湾曲上流端部分、 156:下流端部分、 158:空気流通路、 162:板ばね、 166:ノッチ部分、 168:付加物、 170:端部キャップ、 172:ノズル側壁、 174:円筒形シール、 176:ばね。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービンエンジン排気ノズルの第１壁
   部分と第２壁部分とを軸線方向に連結し、両部分の相対
   的枢動を許すヒンジであって、上記第１および第２壁部
   分それぞれが内側表面およびライナを有し、上記ライナ
   が上記第１および第２壁部分の内側表面のそれぞれに取
   り付けられかつ内側表面から離間して相互間に第１およ
   び第２冷却空気流通路を画定したヒンジにおいて、 上記第１および第２壁部分のうち一方の第１端に形成さ
   れた湾曲部分と、 上記第１および第２壁部分のうち他方の第１端に固着さ
   れかつ第１端から延在するリーフシール手段であって、
   上記第１および第２壁部分が相互に枢動するとき、上記
   湾曲部分に摺動自在に当接してリーフシール手段と湾曲
   部分との間に実質的に気密なシールを形成するリーフシ
   ール手段と、 少なくとも部分的に上記リーフシール手段および上記他
   方の壁部分の第１端により画定され、上記第１および第
   ２冷却空気流通路を流れ連通させるプレナム手段と、 上記第１および第２壁部分をそれぞれの第１端で回転自
   在に連結するオフセットブラケット手段とを備えるヒン
   ジ。
2. 【請求項２】上記第１および第２壁部分がそれぞれ排気
   ノズルの収束フラップおよび発散フラップを構成し、上
   記壁部分の内側表面から離間したライナがノズルを通る
   ガス流路の一部を画定し、上記収束部分が上記ガス流路
   内で発散部分の上流に位置する請求項１に記載のヒン
   ジ。
3. 【請求項３】上記ノズルの第１および第２壁部分がそれ
   ぞれ排気ノズルのケーシング部分および収束フラップを
   構成し、上記壁部分の内側表面から離間したライナがノ
   ズルを通るガス流路の一部を画定し、上記ケーシング部
   分が上記ガス流路内で収束部分の上流に位置する請求項
   １に記載のヒンジ。
4. 【請求項４】上記第１および第２壁部分のライナがノズ
   ルを通るガス流路の一部を画定し、上記第１壁部分が上
   記ガス流路内で上記第２壁部分より上流に位置し、上記
   湾曲部分が上記第２壁部分の上流端に形成された請求項
   １に記載のヒンジ。
5. 【請求項５】上記第２壁部分のライナが湾曲上流端部分
   を含み、この湾曲上流端部分が上記第２壁部分の湾曲部
   分から離間して対応する冷却空気流通路の一部を画定す
   る請求項４に記載のヒンジ。
6. 【請求項６】上記第１壁部分のライナが下流端部分を含
   み、この下流端部分が上記第２壁部分のライナの湾曲端
   部分近くで終端しかつ湾曲端部分から離間して両者間に
   空気流通路を画定する請求項５に記載のヒンジ。
7. 【請求項７】さらに、上記第１壁部分のライナの下流端
   部分と上記第２壁部分のライナの上流湾曲部分との間の
   空気流通路をシールする手段を含む請求項６に記載のヒ
   ンジ。
8. 【請求項８】上記オフセットブラケット手段が少なくと
   も２つのブラケットを含み、各ブラケットが上記他方の
   壁部分の第１端に固着されかつ相互に離間されたベース
   部分と、上記ベース部分から延在し先端を有するアーム
   部分とを含み、上記一方の壁部分が上記アーム部分の先
   端に回転自在に取り付けられた請求項１に記載のヒン
   ジ。
9. 【請求項９】上記シール手段がルート部分とバイアス部
   分とを有する少なくとも１つのリーフシールを含み、上
   記ルート部分が上記他方の壁部分に固着され上記ブラケ
   ットのアーム部分の間に延在し、上記バイアス部分が上
   記ルート部分の先端から片持ち支持され、上記バイアス
   手段は少なくともその一部に沿って上記湾曲部分に合致
   しかつ上記第１および第２壁部分が相互に枢動するとき
   上記湾曲部分に摺動自在に当接する形状である請求項８
   に記載のヒンジ。
10. 【請求項１０】上記一方の壁部分の湾曲部分が、上記少
    なくとも２つのブラケットそれぞれのアーム部分に対応
    するよう相互に離間した少なくとも２つのノッチ部分を
    含み、上記アーム部分は上記第１および第２壁部分が相
    互に上記オフセットブラケット手段のまわりを枢動する
    とき上記ノッチ部分に出入りすることができる請求項９
    に記載のヒンジ。
11. 【請求項１１】上記リーフシール手段が縁側部を含み、
    この縁側部が上記少なくとも１つのリーフシールの片持
    ち支持された部分の先端に取り付けられ、上記湾曲部分
    のノッチ部分間をまたぎ、上記第１および第２壁部分が
    上記オフセットブラケット手段のまわりを徐々に大きな
    相互角度まで枢動するとき、上記プレナム手段をシール
    する請求項10に記載のヒンジ。
12. 【請求項１２】上記第１および第２壁部分のそれぞれの
    第１端に沿った幅が互いに実質的に同延であり、上記プ
    レナム手段および上記ライナが上記第１および第２壁部
    分の第１端の実質的に全幅にわたって延在して、上記第
    １および第２冷却空気流通路間に上記幅に沿って連続な
    空気流通路を形成し、さらにヒンジが上記プレナム手段
    をその側端でシールする手段を含む請求項１に記載のヒ
    ンジ。
13. 【請求項１３】上記第１および第２壁部分がそれぞれ二
    次元排気ノズルの側壁部分の間にかつ側壁部分に隣接し
    て配置され収束フラップ部分および発散フラップ部分を
    構成し、 上記プレナム手段の側端をシールする手段が、上記収束
    および発散フラップのうち上記他方の一端の側端に取り
    付けられて上記プレナムをその側端でシールする端部キ
    ャップと、上記収束および発散フラップのうち上記一方
    の湾曲部分の最外側部分に摺動自在にはまる寸法の１対
    の円筒形シールと、上記１対の円筒形シールを上記ノズ
    ルの側壁部分に向けてバイアスするばね手段とを含む請
    求項12に記載のヒンジ。
14. 【請求項１４】排気ガス流路を画定するノズルを有する
    ガスタービンエンジンにおいて、 複数個の対の上流および下流ノズル壁部分を備え、これ
    らの壁部分それぞれがその第１端で実質的に同延な幅で
    あり、内側表面を有し、各壁部分はそれぞれさらにライ
    ナを含み、このライナが対応する壁部分の内側表面から
    離間して相互間に冷却空気流通路を画定し、 上記複数対の壁部分をそれぞれの第１端で回転自在に連
    結するヒンジ手段を備え、 上記ヒンジ手段は、 各対の上記上流および下流壁部分のうち一方の第１端に
    形成された湾曲部分と、 上記各対の上流および下流壁部分のうち他方の第１端に
    固着されかつ第１端から延在するリーフシール手段であ
    って、上記上流および下流壁部分が相互に枢動すると
    き、上記湾曲部分に摺動自在に当接してリーフシール手
    段と湾曲部分との間に実質的に気密なシールを形成する
    リーフシール手段と、 少なくとも部分的に上記リーフシール手段および上記他
    方の壁部分の第１端により画定され、上記第１および第
    ２冷却空気流通路を流れ連通させるプレナム手段と、 上記各対の上流および下流壁部分をそれぞれの第１端で
    回転自在に連結するオフセットブラケット手段とを備え
    るガスタービンエンジン。
15. 【請求項１５】上記上流および下流壁部分のうち一方の
    壁部分のライナが湾曲端部分を含み、この湾曲端部分が
    上記一方の壁部分の湾曲部分から離間して対応する冷却
    空気流通路の一部を画定する請求項14に記載のエンジ
    ン。
16. 【請求項１６】上記上流および下流壁部分のうち他方の
    壁部分のライナが端部分を含み、この端部分が上記一方
    の壁部分のライナの湾曲端部分近くで終端しかつ湾曲端
    部分から離間して両者間に空気流通路を画定する請求項
    15に記載のエンジン。
17. 【請求項１７】さらに、上記上流および下流壁部分のう
    ち他方の壁部分のライナの下流端部分と上記一方の壁部
    分のライナの上流湾曲部分との間の空気流通路をシール
    する手段を含む請求項16に記載のエンジン。
18. 【請求項１８】上記オフセットブラケット手段が少なく
    とも２つのブラケットを含み、各ブラケットが上記上流
    および下流壁部分のうち他方の壁部分の第１端に固着さ
    れかつ相互に離間されたベース部分と、上記ベース部分
    から延在し先端を有するアーム部分とを含み、上記一方
    の壁部分が上記アーム部分の先端に回転自在に取り付け
    られた請求項14に記載のエンジン。
19. 【請求項１９】上記リーフシール手段がルート部分とバ
    イアス部分とを有する少なくとも１つのリーフシールを
    含み、上記ルート部分が上記上流および下流壁部分のう
    ち他方の壁部分に固着され上記ブラケットのアーム部分
    の間に延在し、上記バイアス部分が上記ルート部分の先
    端から片持ち支持され、上記バイアス手段は少なくとも
    その一部に沿って上記湾曲部分に合致しかつ上記上流お
    よび下流壁部分が相互に枢動するとき上記湾曲部分に摺
    動自在に当接する形状である請求項18に記載のエンジ
    ン。
20. 【請求項２０】上記上流および下流壁部分のうち一方の
    壁部分の湾曲部分が、上記少なくとも２つのブラケット
    それぞれのアーム部分に対応するよう相互に離間した少
    なくとも２つのノッチ部分を含み、上記アーム部分は上
    記上流および下流壁部分が相互に上記オフセットブラケ
    ット手段のまわりを枢動するとき上記ノッチ部分に出入
    りすることができる請求項19に記載のエンジン。
21. 【請求項２１】上記リーフシール手段が縁側部を含み、
    この縁側部が上記少なくとも１つのリーフシールの片持
    ち支持された部分の先端に取り付けられ、上記湾曲部分
    のノッチ部分間をまたぎ、上記上流および下流壁部分が
    上記オフセットブラケット手段のまわりを徐々に大きな
    相互角度まで枢動するとき、上記プレナム手段をシール
    する請求項20に記載のエンジン。
22. 【請求項２２】上記プレナム手段および上記ライナが上
    記上流および下流壁部分の第１端の実質的に全幅にわた
    って延在し、上記第１および第２冷却空気流通路間に上
    記幅に沿って連続な空気流通路を形成し、さらにエンジ
    ンが上記プレナム手段をその側端でシールする手段を含
    む請求項14に記載のエンジン。
23. 【請求項２３】さらに、冷却空気の供給源と、冷却空気
    を上記上流壁部分の冷却空気流通路に導入する手段とを
    備える請求項14に記載のエンジン。
24. 【請求項２４】ガスタービンエンジン排気ノズルの第１
    壁部分と第２壁部分とを軸線方向に連結し、両部分の相
    対的枢動を許すヒンジであって、上記第１および第２壁
    部分それぞれが内側表面およびライナを有し、上記ライ
    ナが上記第１および第２壁部分の内側表面のそれぞれに
    取り付けられかつ内側表面から離間して相互間に第１お
    よび第２冷却空気流通路を画定したヒンジにおいて、 上記第１および第２壁部分のうち一方の第１端に形成さ
    れた湾曲部分と、 上記第１および第２壁部分が相互に枢動するとき、上記
    一方の壁部分の湾曲部分と他方の壁部分の第１端との間
    に実質的に気密なシールを形成するシール手段と、 少なくとも部分的に上記シール手段および上記他方の壁
    部分の第１端により画定され、上記第１および第２冷却
    空気流通路を流れ連通させるプレナム手段と、 上記第１および第２壁部分をそれぞれの第１端で回転自
    在に連結するオフセットブラケット手段とを備えるヒン
    ジ。