JPH07190892A - 特に試験運転の際に、航空機のターボコンプレッサーを備えたジェットエンジンの吸入渦を弱めるための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に試験運転の際に、航空機のターボコンプ
レッサーを備えたジェットエンジンの吸入渦を弱めるた
めの装置を提案する。 【構成】 地面（８）の上方近傍かつエンジン流入口
（１０）の直前下方に、ほぼ鉛直をなす短い流れダクト
（１４）を備える格子板（９）が配置されている。 【効果】 流れ格子としてのこのような格子板によっ
て、渦の集中がすでに地面境界層における発生領域で著
しく妨げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に試験運転の際に、
航空機のターボコンプレッサーを備えたジェットエンジ
ンの吸入渦を弱めるための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】航空機のジェットエンジンの日常的な検
査のためには、地面に静止した状態でエンジンにその能
力限界まで負荷を与える試運転をすることが必須であ
る。そのために、航空機を置く向きによって、航空機の
軸線に対する風向きに依存して、試運転の際に注意しな
ければならない風速の上限が決まる。この制限の必然性
は、次の事実から結果として生じる。すなわち、その事
実とは、不利な風の状況の場合に、広範囲におよぶ渦構
造によって、特にエンジンの耐用期間を短くする可能性
を伴うエンジンプロセスの乱れの原因となり得る地面を
起点とする集中した強い単独渦によって、エンジンの吸
入流中の速度場に非常に強い乱れが生ずるということで
ある。したがって、航空機はエンジン試験のために風に
向かって置かれ、その結果、エンジンは可能なかぎり軸
方向前方から流れをうける。

【０００３】しばしば、試験場所に航空機を置く向きは
定められている。例えば、地面に固定された防音設備が
あるときにはつねに航空機を置く向きが定められてい
る。このような防音設備は、例えばドイツ特許公開第３
７２２１１２号公報（対応する米国特許第４９５８７０
０号明細書）に記述されている。当該設備の建設の際に
は、設置場所において支配的な風向きを考慮せず、すで
に存在する防音を意図した建物によって左右されること
が多い。しかし、この前提条件のもとで実施されなけれ
ばならない試験の数は、著しく制限される可能性があ
る。なぜならば、不利な流れをうけることに基づいて、
または防音装置の接近した壁あるいは稜に基づいて、上
述の渦構造が容易に発生しかつかなり強力になり得るか
らである。

【０００４】エンジンのターボコンプレッサーによって
吸入される空気量は型式に依存し、その際吸入流内の空
気速度は局部的に明らかに１００ｍ／ｓを越えることが
あり得る。この吸入流中に、通例集中した渦が生じ、吸
入される空気塊が当該渦の軸心のまわりを回転する。当
該渦は、まず第一に、接近した稜、接近した壁、あるい
は地面も起点にすることができる。当該渦の軸心は、発
生地点からエンジン流入口の中までにわたって目で見え
るようになり得る。その際、この渦は止まっているので
はなく、その起点が動きまわり、その軸心がゆがみ、か
つエンジンへ入る位置も変わる。しかし、通例発生後短
時間で、集中した渦の運動範囲がエンジン前方の限られ
た領域に安定する。その際、渦の起点はエンジン流入口
前方の地面境界層内であっちこっちへ動きまわる。この
時期に、渦がその最大の強度に達する。渦のこの強度
は、失速の形で及び結果としてエンジンの燃焼室内の危
険状態の形で現われるエンジンのコンプレッサー内の乱
れに対して決定的な大きさであり、これらはエンジンの
緊急停止となり得るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
の危険状態を防止することのできる、またはその発生の
頻度を減らすことのできる装置を創り出すことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、エンジン流入口直前下方の地面近傍に、ほぼ鉛直を
なす短い流れダクトを備える格子板を配置することによ
り解決される。

【０００７】

【作用及び効果】流れ格子としてのこのような格子板に
よって、渦の集中が、すでに地面境界層における発生領
域で決定的に妨げられる。驚くべきことに、そのような
格子板を配置することが渦の形成を妨げ、それとともに
流れの状況を改善すること、そして通例そのような試験
場所にある滑らかなコンクリートが、期待されたように
流れの状況を改善しないことが明らかになった。

【０００８】その際、格子板が、エンジン流入口の直径
の二倍に相当する半径をもつ半円形の形状を有すると好
都合である。さらに、格子板の中心がエンジン流入口の
中心のほぼ鉛直下方に位置することが有利である。

【０００９】格子板の網目の幅は、おおよそ、網目の高
さあるいは格子板の高さに相当すべきである。

【００１０】その際、格子の網目によって形成される流
れダクトの長さ並びに網目の幅が、最大でエンジンのタ
ーボコンプレッサーの最小の羽根間隔の程度の大きさで
あると特に有利である。それによって、もはや分散され
た小さな構造をもつ渦状のものが発生するにすぎず、そ
の渦状のものがエンジン流入口まで達する強い単独渦へ
集中することはもはや起こり得ない。格子板の流れダク
トが上方へ向かってエンジンから離れる方向を指す軸線
を有することによって、格子板の作用の強化が達成でき
る。

【００１１】地面からのエンジンの高さが異なること
は、地面から格子板までの距離が調節可能とすることに
よって考慮できる。

【００１２】

【実施例】以下に、図面により本発明の実施例の構成と
機能方法を詳細に説明する。

【００１３】図１に示すように、試運転のために準備さ
れた航空機１はあらゆる方向を防音設備によって取り囲
まれている。当該防音設備は、例えばドイツ特許公開第
３７２２１１２号公報（米国特許第４９５８７００号明
細書に対応）によって公知であり、側方の防音壁２及び
３、後方の転向格子４及び遮音材で覆われた旋回可能な
旋回門５及び６を有する。

【００１４】航空機１は、例えば四つのジェットエンジ
ン７を有し、ジェットエンジン７は通例のようにターボ
コンプレッサーと燃焼室とを有する。エンジン７の下方
には、それぞれ地面８の近傍に格子板９が配置されてい
る。この格子板９は半円形の形状を有し、そしてエンジ
ン流入口１０の直径ｄの２倍に相等する半径ｒを有す
る。通例問題とされる大きな航空機１のエンジン７の直
径ｄについては、通常 １．５ｍ≦ｄ≦２．５ｍ、 また特に ｄ≒２ｍ である。したがって、格子板９の半径ｒについては、 ３ｍ＜ｒ＜５ｍ、 また特に ｒ≒４ｍ である。その際、この半円形の格子板９の中心１１は、
エンジン流入口１０の中心のほぼ鉛直下方に位置する。

【００１５】図２には、エンジン７に対する格子板９の
配置を示す。この格子板９は、支柱１３によって地面８
から上方へ定められた距離ａのところに配置されてお
り、その際この距離ａは地面８からのエンジン７のその
都度の高さに依存して調節できる。距離ａについては、
実際には ５０mm≦ａ≦２００mm、 また特に ａ≒１００mm である。

【００１６】図３及び図４に精密に図示された前記の格
子板９は、短い流れダクト１４として形成された網目１
５を有し、その際そのような流れダクト１４の幅ｂ及び
高さｃはほぼ等しい大きさである。

【００１７】図３及び図４に示すように、格子板９はい
わゆるエキスパンドメタルから成る。すなわち、それは
金属板の打ち抜き及び成形によって製造される。成形に
よって形成されるウェブ部は、流れダクト１４の側壁１
６を形成する。流れダクト１４の中心軸線１７は、地面
８に対して４５°より大きい角度ｅだけ傾斜している。

【００１８】生じる渦を分散した小さい構造をもつ渦状
のものにするために、従ってエンジン流入口１０まで達
する強力な単独渦への集中を妨げるために、そのための
流れダクト１４の幅ｂ及び高さｃは、最大でエンジン７
のコンプレッサーの最小の羽根間隔の程度の大きさにす
べきである。従って、例えば ｂ≒３５mm 及び ｃ≒３０mm である。

【００１９】強力な単独渦を小さい構造をもつ渦に解体
するという意図された作用は、流れダクト１４の側壁１
６が地面８に対して垂直に配置されずに、流れダクト１
４の中心軸線１７が上方へ向かって傾斜してエンジン７
から離れる方向へ向けられていることによって、さらに
強化される。

【００２０】従って、エンジン流入口１０の下方にこの
ような格子板９を配置することによって、強力な流入渦
の発生を防ぎ、あるいは少なくとも強さを減らすことが
できる。それによって、エンジン試験のためのこのよう
な防音設備の適用可能性を著しく増大させることができ
る。それによって、この防音設備の受け入れもその有用
性によって促進され、かつ環境悪化の低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】格子板を備える防音設備内の航空機を示す図で
ある。

【図２】上方にエンジン流入口を配置しかつ地面に設置
された格子板の図式縦断面図である。

【図３】格子板を正確に示す平面図である。

【図４】図３に示す格子板の垂直断面図である。

【符号の説明】 ８ 地面 ９ 格子板 １０ エンジン流入口 １１ 格子板の中心 １４ 流れダクト １５ 網目 ａ 格子板と地面との距離 ｂ 流れダクトの幅ｂ ｃ 流れダクトの高さ ｄ エンジン流入口の直径

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に試験運転の際に、航空機のターボコ
   ンプレッサーを備えたジェットエンジンの吸入渦を弱め
   るための装置において、地面（８）の上方近傍にして、
   エンジン流入口（１０）の直前下方に、ほぼ鉛直をなす
   短い流れダクト（１４）を備える格子板（９）が配置さ
   れていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 格子板（９）が、エンジン流入口（１
   ０）の直径（ｄ）の２倍に相当する半径（ｒ）をもつ半
   円形の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】 格子板（９）の中心点（１１）が、エン
   ジン流入口（１０）の中心（１２）のほぼ鉛直下方に位
   置することを特徴とする、請求項１または２に記載の装
   置。
4. 【請求項４】 格子板（９）の網目（１５）の幅（ｂ）
   が、ほぼ網目（１５）の高さ（ｃ）、あるいは、格子板
   （９）の高さに相当することを特徴とする、請求項１か
   ら３の一つに記載の装置。
5. 【請求項５】 格子板（９）の網目（１５）によって形
   成される流れダクト（１４）の高さ（ｃ）、並びに網目
   （１５）の幅（ｂ）が、最大でエンジン（７）のターボ
   コンプレッサーの最小の羽根間隔の程度の大きさである
   ことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 格子板（９）の流れダクト（１４）が、
   それぞれ地面（８）に対し傾斜した中心軸線（１７）を
   有することを特徴とする、請求項４または５に記載の装
   置。
7. 【請求項７】 地面（８）から格子板（９）までの距離
   （ａ）が調節可能であることを特徴とする、請求項１か
   ら６の一つに記載の装置。
8. 【請求項８】 格子板（９）の半径（ｒ）に関して ３ｍ＜ｒ＜５ｍ であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
9. 【請求項９】 格子板（９）が地面（８）から上方へ距
   離（ａ）のところに配置されており、当該距離（ａ）に
   関して ５０mm＜ａ＜２００mm であり、また特に ａ≒１００mm であることを特徴とする、請求項１から８の１つに記載
   の装置。