JPS5936103B2 - ジエツトエンジンの排気ノズル制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は航空機用ジェットエンジンの排気ノズル制御装
置の改良に関する。

一般に航空機用のジェットエンジンでは如何なる飛行条
件においてもエンジンサージを発生することなく安定な
作動を維持することが必要である。

高速飛行、高空・低速飛行、或は不規則な運動状態にお
けるが如くエンジンに流入する空気が低圧、低温であっ
たり、或は乱れが大きい場合にはエンジンはサージを発
生し易い。

即ち、従来のジェットエンジンにはサージが発生し易い
という不具合を有していた。

このような不具合は従来のジェットエンジンの排気ノズ
ルの断面積が飛行状態では不変であるか或はエンジン・
サージ・マージン変化に適応した排気ノズルの断面積制
御をなし得なかったことに基因するものである。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたものでその構
成とするところは、ジェットエンジンのファン入口に設
けられた圧力センサー、ファン出口に設けられた圧力セ
ンサー、両川力センサーの出力信号により計算されるフ
ァン作動点圧力比信号、エンジン空気流量および機体側
パラメータを入力しファンサージ圧力比信号を出力する
演算回路、前記ファンサージ圧力比信号およびファン作
動点圧力比信号から算出されたサージマージン信号と予
め設定したファンサージマージン基準値とから算出され
た許容サージマージン信号を入力し排気ノズルの開閉判
別信号を出力する排気ノズルの開閉判断回路、飛行条件
に対して排気ノズルの最大および最小面積を演算する排
気ノズル面積の演算回路、演算回路の出力信号と実際の
排気ノズル面積から算出される面積マージン信号を入力
し排気ノズル面積の増加若しくは減少信号を出力する排
気ノズル面積増減可否判断回路、排気ノズル面積の増減
信号および前記排気ノズルの開閉判別信号を入力し５、
これらの信号により排気ノズル駆動装置へのコマンドを
選択して出力する開閉モードの切換え回路、とを備えた
ことを特徴とするジェットエンジンの排気ノズル制御装
置であって、本発明は上記の通りに構成するのでファン
のサージ圧力比と作動点圧力を検出してその差を排気ノ
ズルの断面積制御のパラメータとし、かつ、アフクバー
ナ不使用時の飛行状態におけるファン・サージマージン
の計測ｆ直と予め設定した基準［直とを比較判断するこ
とによりエンジンサージ防止のための排気ノズル面積の
増加及びエンジン性能向上のための排気ノズル面積の減
少を行なうことができ、従来のジェットエンジンに較べ
、高速飛行、高空・低速飛行、不規則な運動状態等あら
ゆる条件下でエンジン・サージを生ぜずかつ、該エンジ
ンの最高性能を常に発輝できるという利点を有するもの
である。

次に本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すダイヤグラ
ムで、図において、１はジェット・エンジン、２は排気
ノズル、３は空気取入れのファン、４は空気の圧縮機、
５は燃焼室、６は燃焼ガスで回転する高圧タービン、７
は同じく低圧タービン、８はファン３の入口での圧力セ
ンサ、９はファン３の出口での圧力センサ、１０は排気
ノズル面積センサ、１１は機体側パラメータのセンサ（
例えば飛行条件、空気取入口パラメータ等の）、１２は
排気ノズル断面積増減のための排気ノズル制御装置、１
３は同じく排気ノズル１駆動装置である。

次に第２図は排気ノズル制御装置１２内の演算制御構成
を示すブロックダイヤグラムで、１４はファン・サージ
圧力比の演算回路、１５はサージ圧力比信号、１６はフ
ァンの作動点圧力比信号、１７はサージ・マージン信号
、１８は許容サージ・マージン信号、１９は排気ノズル
の開閉判断回路、２０は開閉判別信号、２１は最大排気
ノズル面積の演算回路、２２は最大ノズル面積信号、２
３は最大面積に対する面積マージン信号、２４は排気ノ
ズル面積増加の可否判断回路、２５はノズル面積増加信
号、２６は最小排気ノズル面積の演算回路、２γは最小
ノズル面積信号、２８は最小面積に対する面積マージン
信号、２９は排気ノズル面積減少の可否判断回路、３０
はノズル面積減少信号、３１は開・閉モードの切換え回
路である。

上記実施例の排気ノズル制御装置内での演算制御は、デ
ィジタル・コンピュータ又はアナログ回路により実施す
る。

次に上記実施例の作用効果について説明する。

本実施列はアフクバーナ不使用時の飛行状態において、
エンジン・サージ・マージンの変化に適応した排気ノズ
ル制御を行なうもので、第１図に示した如く、ファン圧
力、排気ノズル面積、飛行条件、及び空気取入口パラメ
ータが、圧力センサ８、同９、排気ノズル面積センサ１
０、センサ１１により検知され、排気ノズル制御装置１
２に伝達される。

排気ノズル制御装置１２においてはそれらの入力信号を
用いて第２図に示す演算制御を行ない、排気ノズル駆動
装置１３へのコマンドを決定する。

この排気ノズル面積コマンドは排気ノズル駆動装置１３
へ伝達され、排気ノズル面積が最適の状態に制御される
。

排気ノズル制御装置１２内での演算制御信号の流れを第
２図により説明すれば次のとおりである。

排気ノズル２の開閉は、許容サージ・マーシーンの正負
によって判別される。

ファンのサージ圧力比信号１５は、飛行条件、空気取入
口パラメータ（主としてディストーション）、及びエン
ジン空気流量より演算回路１４にて決定される。

エンジン空気流量は、ファン入口の圧力より計算される
。

ファンの作動点圧力比信号１６は、ファン出口圧／ファ
ン人口圧として計算される。

サージ圧力比信号１５と作動点圧力比信号１６との差が
サージ・マージン信号１１として計算される。

このサージ・マージン信号１１とサージ・マージン基準
［直との差が許容サージ・マージン信号１８として決定
される。

ノズルの開閉判断回路１９において、許容サージマージ
ン信号１８の正負により、開閉判別信号２０が決定され
、開閉モード切換え回路３１へ伝達される。

即ち、許容サージ・マージン信号１８が負なら開信号１
１１１１が、正なら閉信号ｔｌ ＯＩ＋が送られる。

開・閉判別信号２０が１″の場合にはノズル面積増加信
号２５が排気ノズル、駆動装置１３へのコマンドとして
同装置１３へ送られる。

ノズル面積は、ノズル面積のフィードバック制御により
許容最大面積をこえないように制御される。

即ち、最大ノズル面積の演算回路２１において、飛行条
件に対してスケジュールされた最大ノズル面積信号２２
が計算される。

この許容最大ノズル面積と実際のノズル面積との差が最
大面積に対する面積マージン信号２３として計算される
。

ノズル面積増加の可否判断回路２４において面積マージ
ン信号２３に基づく判断がなされ、ノズル面積増加の可
否が決定される。

即ち、面積マージン信号２３が正の場合のみ、ノズル面
積増加信号２５が１″となり、面積を増加させる信号と
して排気ノズル駆動装置１３へ送られる。

ノズル面積増加信号２５が０″の場合は、ノズル面積は
不変である。

開・閉判別信号２０が０″の場合には、ノズル面積減少
信号３０が排気ノズル駆動装置へのコマンドとして送ら
れる。

この場合には、ノズル面積が許容最小面積を下まわらな
いように制御される。

即ち、最小ノズル面積の演算回路２６において、飛行条
件に対してスケジュールされた最小ノズル面積信号２γ
が計算される。

実際のノズル面積と最小ノズル面積信号２７との差が最
小面積に対する面積マージン信号２８として計算される
。

ノズル面積減少の可否判断回路２９において面積マージ
ン信号２８に基づく判断がなされ、ノズル面積減少の可
否が決定される。

即ち、面積マージン信号２８が正の場合のみノズル面積
減少信号３０が＋１１１となり、面積を減少させる信号
として排気ノズル駆動装置１３へ送られる。

ノズル面積減少信号３０が０″の場合は、ノズル面積は
不変である。

以上説明したような作用によってファン・サージ・マー
ジン変化に適応した排気ノズル制御が可能となり、次の
効果を奏する。

１）サージ・マージンが過小となる場合には、排気ノズ
ル面積を増加させることにより、サージマージンを増加
させ、エンジン・サージを防止する。

従って、安全性も向上する。２）サージ・マージンの十
分な余裕を有する場合には、排気ノズル面積を減少させ
ることにより、高効率でのエンジン運用を達成する。

従って、性能が向上する。

本発明は実施例について具体的に上に説明したようにフ
ァンのサージ圧力比と作動点圧力を検出してその差を排
気ノズルの断面積制御のパラメータとし、かつ、アフク
バーナ不使用時の飛行状態におけるファン・サージマー
ジンの訂涼］［直と予め設定した基準［直とを比較判断
することによりエンジンサージ防止のための排気ノズル
面積の増加及びエンジン性能向上のための排気ノズル面
積の減少を行なうことができ、従来のジェットエンジン
に較べ、高速飛行、高空・低速飛行、不規則な運動状態
等あらゆる条件下でエンジン・サージを生ぜずかつ、該
エンジンの最高性能を常に発輝できるという利点を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すダイヤグラ
ム図、第２図は上記実施例の排気ノズル制御装置１２に
おける演算制御構成を示すダイヤグラム図である。 １−１１．・・ジェットエンジン、２・・・・・・排気
ノズル、３・・・・・・ファン、８，９・・・・・・圧
力センサ、１０・・・・・・排気ノズル面積センサ、１
１・・・・・・センサ、１２・・・・・・排気ノズル制
御装置、１３・・・・・・排気ノズル駆動装置、１４・
・・・・・演算回路、１９・・・・・・開・閉判断回路
、２１，２６・・・・・・演算回路、２４，２９・・・
・・・可否判断回路、３１・・・・・・開閉モードの切
換え回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジェットエンジンのファン入口に設けられた圧力セ
   ンサー８、ファン出口に設けられた圧力センサー９、両
   川力センサー８，９の出力信号により計算されるファン
   作動点圧力比信号１６、エンジン空気流量および機体側
   パラメータを入力しファンサージ圧力比信号１５を出力
   する演算回路１４、前記ファンサージ圧力比信号１５お
   よびファン作動点圧力比信号１６から算出されたサージ
   マージン信号１γと予め設定したファンサージマージン
   基準値とから算出された許容サージマージン信号１８を
   入力し排気ノズルの開閉判別信号２０を出力する排気ノ
   ズルの開閉判断回路１９、飛行条件に対して排気ノズル
   の最大および最小面積を演算する排気ノズル面積の演算
   回路２Ｌ ２６、演算回路２Ｌ ２６の出力信号２２
   ，２γと実際の排気ノズル面積から算出される面積マー
   ジン信号２３．２８を入力し排気ノズル面積の増加若し
   くは減少信号２５．３０を出力する排気ノズル面積増減
   可否判断回路２４，２９、排気ノズル面積の増減信号２
   ５．３０および前記排気ノズルの開閉判別信号２０を入
   力し、これらの信号により排気ノズル駆動装置への排気
   ノズル面積の増加または減少の指示信号を内容とするコ
   マンドを選択して出力する開閉モードの切換え回路３１
   と、を備えたことを特徴とするジェットエンジンの排気
   ノズル制御装置。