JPS5946326A - ガスタ−ビンエンジン動力装置 - 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】 本発明はカスタービンエンジン、特に陸上車輌の推進用
ガスタービンエンジ／に関する。かがるエンジンは部分
負荷の状態にて許容し得る効率をモッテエンジンを運転
し得るように、エンジン排気から熱エネルギの一部を回
収づーる熱交換器を通常用いる。

在来のガスタービンエンジンの配置は通常、流れの順に
、圧縮機と、該圧縮機からの望見と共に燃料が燃焼され
る燃焼系と、該燃焼系がらのガスによって駆動され、つ
いでそれぞれの圧縮機を駆動する高圧タービンと、適当
な変速装置を介して車輛の如き負荷を駆動１−る低圧出
力針−ビンと、を含む構成要素の軸方向配列を有してい
る。かかる在米の配置の中に熱交換器を組込むこともで
きるが、熱交換器の一方の通路を通してＪｉＦ気ガスを
導き熱交換器の他方の通路を通して圧縮機吐出空気を導
くための配管か複雑で長くなってしまう。

そのため、在米の配置と熱交換器の組合せは比較的重く
て容積も大きくなる。

熱交換式ガスタービンの熱効率を最適化づ−るために、
特に部分負荷状態において高圧タービン入ＩＪ　ｒ＋ｄ
ｔ　１隻（Ｔ　Ｅ　Ｔ　）を高く保つことか望ましい。

また常時、過度に高いタービン入口温度を避けることか
望ましい。

エンノン全体圧力比が低下づ゛ろにつれて高圧及び低圧
タービンの間の仕孕の分割か変化して尚圧タービンの仕
知の分担が多くなるのか、直列タービンの！侍↑牛であ
る。在米の配置において、圧力比が減すると、高圧（−
ビンか駆動する圧縮機か通ずタデ気流計は比教的多くて
、燃料流量も圧力比の減少と共に低下するので、ＴＥＴ
は下ってエン／）熱効率を下げる。

この問題は低圧出力タービンにｉＪ変角ノズノシ茶内歿
を為えることにより解決し得ろ。この案内翼Ｖこより圧
締（幾駆動タービンと出力タービンとの間の仕勾１の分
割を調整して、エンジン債気流量を調節し、最も有用な
出力範囲部分を通じて、適度に高い温度のＴＥＴを与え
るように１″ることかできる。

しかし可変角出力タービンのノズル案内翼は幾つかの理
由で望ましくない。例えば、翼端とエンジンケーシング
との間の＠戊流のために効率が低下し、またローターの
角度は不変であるからノズル案内翼の動きの極限におげ
ろローター翼の角度は最適な角度より低い。また高温度
における可変角翼の信頼し得る作動は設計上重大な課題
を提起する。

高温の作動では尚温ガス流に触れるこれら要素の表面積
を極少にする必要がある。特に、該要素の冷却媒体は熱
交換器を既に通過した圧縮機吐出空気を含んでいるであ
ろうからである。〕吸少面積の燃焼器が直接に高圧ター
ビンに連結しているエンジン配置は表面面積の極少化に
太いに役立つであろう。要素、特に高温要素への近接が
在米の熱交換式ガスタービンでは問題となり得るし、高
温要素、例えば燃焼器および高圧タービンに容易に手か
届くことのてきるエンジン配置が望ましく、またエンノ
ンを搭載した車軸を牽引１〜ることによりエンノンを始
動し得ることも望ましく、また化１柚かエンノンをオー
ツ・−ラン（先行）Ｊ−る時にエン７ンが匍ｊ動幼果を
与え得ろことも望ましい。さらに、例えば負荷が２４Ｂ
＋：　（なった場合に、高圧タービンの過回転を防止す
る何らかの装置を与えることも必要である。

英国特許第７２／１１７７号および第Ｊ　１７０７９３
号は共に在来の熱交換式ガスタービンエンシンに関連し
た問題の幾つかを克１）ＩＪ、　Ｌようと１−る、過去
の設置１の自動車用カスタービンエンノンを開示する。

それらの設置１は共に逆流配置を採用している。

すなわちｉＷ　Ｉ玉タービンが出力タービンであり、イ
成用タービンがエンノン圧縮機を駆動する。またそれら
の設置１は成る条件の下では高圧と低圧の軸を結合−ゴ
ーる能力を有する。

これらの在来にない配置は動力装置を小形化し熱交換器
に接がる配管は在来の熱交換式エンノンに比し少なくな
っている。

英し！！１特許第７２４１７７号では、負荷が無くなっ
た時に過回転を生じないように、歯車装置とクラッチと
により両軸を結合する。

英国特許第１．１７０７９３号では、車輛がエンジンよ
り先行する時に制動作用を生ずるように歯車装置と自由
回転輪とにより両軸を結合する。

在来型の熱交換式エンジンに伴う問題の幾つかを解決し
ようとする設計がこれらの過去の明細書の両者に開示さ
れているが、有用な出力範囲にわたって高いＴＥＴを維
持する能力も、低出力における過度に高いＴＥＴおよび
逆流配置特性に固有の圧縮機のサージという問題も考慮
していない。

本発明は上記の問題を克服すると共に在来型熱交換式ガ
スタービンに伴う諸問題を回避する、逆流熱交換式自動
車用ガスタービンエンジンを力えることを特徴とする 特に本発明は、有用な出力範囲にわたって高いＴＥＴに
て作動し、出力タービン可変角ノズル案内翼を要するこ
と無しに過度に高いＴＥＴを避け圧縮機サージを防いで
、かつ小形化された、陸上車輛用ガスタービンエンシン
を与えることを目的とする。

高圧タービンが適当な変速系を介して車輛を１駆動する
出力タービンを含み、低圧タービンがエンジン圧縮機を
駆動する、という点で本発明の配置は在来にないもので
ある。出力タービンはロ丁変角ノズル案内翼を持たない
。

本逆流サイクルは出力範囲の最も有用な部分にわたって
、部分負荷の状態においてさえも尚いＴＥＴを維持する
ことを可能に１−る。エンジンの望見力学的および機械
的設訓により、エンジンを２軸または単軸の同れのモー
ド（態様）においても運転することができ、２　ｉｉ！
ｌ１１モードでは高いＴＥＴを維持することができ、単
軸モードは過度に°高いＴ　Ｉ！Ｅ　Ｔおよび圧縮機サ
−／を防止することができる。

逆流配置により燃焼器をエンジンの下流端に配置６する
ことができ、また熱交換器への供給およびす１気の導管
の長さと複卆１ｆ性を誠ずろような位置に熱交換器を配
置することができる。

燃焼器およびタービンへの樽入管の表面積を減すること
ができ、また燃焼器、クービン共にエンジンの一方の端
に在って、種々のケーシングおよび熱交換器の導管によ
ってエンジン内部に隠されることかないから、両者に容
易に近接し得る。

エンジンを２つのモードにて運転し得るようにスプラグ
・クラッチその他の適当な継手装置により２本の軸を結
合することができる。

エンジン圧縮機は広範囲の＃ｔ、量を扱える能力を有す
ることから、遠心式圧縮機を含むことができる。

スプラグ・クラッチその他類似の装置の１吏用により幾
つかの利点が生れる。圧縮機の動力吸収能力はエンジン
の正味全出力に近いので、車幅が下り勾配でエンジンに
先行する時に連続的な高い動力制動が得られる。この場
合、熱交換器への冷却効果を減するために圧縮機出口抽
気弁が設けられる。

逆流配置のエンジンの始動は、ガス流中のエネルギか主
に高圧（出力〕タービンにかかるために、低圧タービン
か圧縮（幾を１駆動してエン−ノンを自刃運転させるの
に充分なエネルギを有しないから、大きな問題となり得
る。スプラグ・クラッチが有イ）と、低速で２本のｉｉ
！ｌｌ＋かいっしょに回転して高圧タービンが低圧ター
ビンを助けるので、始動操作中はエンジンが単軸モード
で運転されることができろ。エンジンが自刃運転を始め
る−やいなや、両中山の速ｊ及差が」“、Ｖしてスプラ
グ・クラッチは夕ｌれる。

両：ｉｉ＋Ｉ＋を結合し得る能力のもつ一つの利点は、
車輛の変速機と、結合されたエン７ンＱｑＩ＋とを介し
てエンジンを駆動することケこより、車輛を牽引始動す
ることかできることである。

さらにもう一つの利点は、出力タービンの過回転（たと
えば負荷の除去などによる）がスプラグ・クラッチのｔ
ＹＮ合により阻止されることである。

この時、エンジンは単軸エンジンとして運転され、エン
ジン圧縮機を駆動するθｙに尚圧タービンのエネルギが
吸収される。

両ｌｌ１１１１の回転速度が等しいか、または両軸の速
度比が成る既定値に達した時にスプラグ・クラッチの係
合／解放が行われるように配ｌＩｆ′１−ることかでき
る。この後者の状態は副軸および適正比のギヤボックス
を用いて達成し得る。

従って、本発明は、流れの順に、圧縮機装置と、熱交換
関係にある少くとも２つの流路を有しその１つの流路に
圧縮機吐出企気を派ず熱交換器と、熱交換器からの圧縮
機吐出望見および燃料供給を受けるように配置された燃
焼装置と、燃焼生成物を受入れて第１の軸を介して負荷
を駆動するように配置された高圧タービン装置と、第２
の軸を介して圧縮機装置を駆動し、圧縮機吐出窄気と熱
交換を行うように熱交換器を通して排気ガスを大気に放
出するように配置された低圧タービンと、を有し、前記
２本の軸は２軸または単軸の何れかのモードでエンジン
を運転し得るように継手装置を有し、２軸モードでは有
用な出力範囲にわたって高いタービン入口温度にてエン
ジンを運転させ、単軸モードでは過度に旨いタービン入
口温度および圧縮機サージを防止するようにエンジンを
運転させることを牛ｙ徴とするカスタービンエンジン動
力装置を与える。

軸の係合／）リイ放は２１１ｉ１１１の速度が実質的に
等しいか、または成る既定の速度比に達した時に生ずる
ように配置されることができる。

燃焼装置と高圧タービン装置とはエンジンの下流端に配
置され、燃焼装置は完全円環形でエンジンの最下流端に
配置されることができる。

高圧タービンは軸流または求心成型タービンを含むこと
ができろ。低圧タービンは１つ以上の段を有ずろ軸流型
タービンを含むことができる。

代りの配置として、エンジンは副軸と、継手装置を介し
て第１および第２の軸を結合する固定比のギヤボックス
と、を有することができる。

２本の軸の継手装置はスゲラグ・クラ７チを含むことが
できるが、所要・速度にて係合または）ｌｌイ放を力え
る自由回転輪４１構またはクラッチを使用することもで
きる。

熱交換装置は圧縮機吐出空気と低圧タービン排気ガスと
の熱交換を行うように別々の流路を有する固定の環状マ
トリックスを含むことができる。

環状熱交換器は少くとも部分的に高圧および／または低
圧タービンを包囲するように軸方向に配置されることが
できる。

以下に添付図面を参照しつつ、本発明をより詳細に記載
する。

第１図を参照するに、ガスタービンエンジン動力装置１
０は２段軸流タービン１４により軸１６を介して駆動さ
れる２段遠心型圧縮機１２を有する。タービンからの排
気は可変角入口案内翼２０を有する２段出力タービン１
８を駆動し、出力タービンは軸２２およびギヤボックス
２４を介して負荷（図示せず）を駆動する。出力タービ
ンの排気ガスは圧縮機１２からの吐出空気と熱交換する
ように熱交換器２６を通って流れる。圧縮機から。

′の吐出空気は加熱された後、燃焼器２Ｂに流入しそこ
で燃料と混和して燃焼する。その燃焼生成物がタービン
１４を駆動する。

この配置は大きな容積を占有し、熱交換器にとって複雑
で長い移送供給導管を必要とする大形エンジンを生ずる
ことが判る。またタービン１８と圧縮機駆動用タービン
１４との間の仕事の分割を制御するために出力タービン
Ｑてｉ」変角入口案内翼が必要となる。また図が示づ−
ように陸」二車輛用エン／ンでは車輛が先行する状態で
エンシンブレーキを生じないであろう。エンジンブレー
キ作用を（ｉ４るには別の軸（図示せず）か必要となる
。

第２図を参照づ−るに、ガスタービンエンジン動力装置
１ｆ１１０は２段低圧軸流タービン１１４により輔１１
６を介して駆動される２段遠心式圧縮機１１２を有する
。圧縮機吐出空気は、一つの流路の高温タービン排気ガ
スと熱交換関係にある圧縮空気のためのもう一つの流路
を有する熱交換器１２６に流入する。流路は図示されて
いない。

加熱された圧縮機吐出空気は円環形燃焼器１２８に流入
し、該燃焼器は燃料も供給されて、燃料と空気の混合気
が燃焼する。つぎに燃焼生成物は固定のノズル業内翼１
２０を辿って流れて高圧タービン１１８を駆動する。高
圧タービンは軸１１６と同すｑｌｌで１ｌｉｌｌｌ　１
１６の中にある軸１２２を介して負荷（図示せず）を駆
動するように配置される。スプラグ・クラッチの如ぎ自
由回転輪機構１３０が以下に述べるように軸１１６およ
び軸１２２を結合したり解放したりする。

円環形燃焼器１２８はエンジン後端に在り、取外しの容
易なカバー板１３２により包まれ゛（いるので、燃焼器
およびタービン１１４．１１８の両方に容易に近接し得
る。

熱交換器１２６はタービン１１４．１１８を部分的に包
囲している円環形マトリックスであり、そのため動力装
置の全長が短かくなる。熱交換器への移送供給導管は圧
縮機１１２の下流段からの出口にて熱交換器への入口導
管１３６につながる渦形部１３４を有し、入口導管は断
面がほぼ環状セグメント（部分）の形状をなしている。

熱交換器から燃焼器への加熱された圧縮機吐出空気の移
送路は環状空気ケーシング１３８を含み熱交換器への高
温排気ガス供給路も環状空気ケーシング１４０を含む。

熱交換器の導管は極端に簡単で長さが短かく、そのため
重量と容積を最少に保つことかできることが判る。

動力装置を陸上車輌の推進に用いる場合、比較的冷たい
エンジン前端に現われる軸１２２かもの出力はギヤボン
クス（図示せず）を含む変速装置を介して車輌の牽引力
とし７て取出される。一般にガスタービンエンジンは一
つの設計点においてのみ最高効率において運転されるか
、その設ｈ１点は出力、エンジン速度、航空エンジンの
場合の高度、そして大気条件によって決定される。設ｈ
１゛点以外の条件では、ガスタービンエンジンは例えは
テイーゼルエンジンに比して比較的に非効率である。

設計点以外での効率を上げるためには熱交換器を用いな
ければならない。また最高の効率を得るには、エン７ン
出力範囲の最も有用領域にわたつ゛Ｃ高温にてエンジン
を運′転１−へきである。第１図に示ずμｍ」＜、出力
タービン入口に司変角入１」案内翼を用いろことにより
高いタービン温度（ＴＥＴ）か１Ｅ＋られる。これによ
り出力タービンと圧縮機駆動タービンとの間の仕事の分
割を制ｒ＝することができ、従って圧縮機速度と空気流
量どの制御が得られる。前記の如く、町変角入１」案内
翼の使用は幾つかの理由で好ま［７〈ない。出力タービ
ンが高圧タービンにより構成され、低圧タービンがエン
ジン圧縮機を駆動している、第２図の在来にないエンジ
ン配置はこれらの可変用具の必要を無くし、他の利点を
もたらす。

陸上車軸が長時間に一定出力で運転されることは稀れで
あり、出力は全出力の例えば２０〜１００％の範囲でか
なり変動する傾回にある。エンジンはこの出力範囲内で
運転される時、通常の２軸ガスタービンとして働く。

第２図のエンジンの場合、速度が洛ちるにつれて、全体
圧力比が下り、２つのタービン１１４．１１８の間の仕
事の分割は間圧タービン１１８の方に多くなるように変
わる。低圧タービン速度は在米の配置（第１図）に比較
して、より迅速に下がり、そのため圧縮機速度および部
分負荷の空気流量は少なくなり、出力タービンに可変角
入口案内翼を要することな（ＴＥＴは高く保たれる。

第５図を参照するに、第２図のエンジンはサーブ・ライ
ンとチョーク・ラインとにより画成される領域内で作動
し、サーブ・ラインと実際のエンジンの作動ラインとの
間がザー／余裕である。エンジン性能も最もよく使用さ
れる出力範囲で最適化され、すなわちこの範囲全域でＴ
ＥＴは高温に保たれ、要素効率は最適である。

第２図の配置で、出力が下ると、サーブ余裕は少なくな
り、有効なサーブ余裕を保つためには、この低出力にお
いて単独モードでエンジンが運転される。減速中に低圧
軸速度は筒用軸速度よりも迅速に下るので、自然に軸１
１６．１２２を結合するように保合する自由回転輪機構
を用いてこのモードを達成する。出力が増すにつれて、
両軸は自動的に保合が外れてエンジンを２軸運転モート
に戻ず。保合と解放とか生ずる速度はタービンの適当な
全気力学的設計により選ぶことができる。

自由回転輪機構は下り勾配で車輛がエンジンに先行−Ｊ
−ろ時にエンジンが車輛に制動効果を力えることを１り
能にする。この状態では、エンジンが単軸モードとなり
、圧縮機の出力吸収能力はエンジンの正味全出力に近く
なるからである。この状況では、望むらくは圧縮機は熱
交換器の冷却効果を減するために出口油気弁を必要とす
るであろう。

また自由回転輪機構により車輛の牽引始動が可能となり
、また両軸が結合されないとエンジンが低出力にて自刃
運転することは不可能であるから概してエンジン始動が
かなり楽になる。第２図の配置は出力範囲の大部分にわ
たるＴＥＴに関する限り自刃制御性を持ち、近接が容易
で、外部軸の要もなく制動効果を与える、極端に小形の
熱交換式エンジンを与えることが判る。このエンジン形
態はまた負荷が無くなった場合に出力タービンの過回転
を阻止する。

このエンジンは主に陸上車輌の推進用を意図しているけ
れども、航空機推進たとえばヘリコプタに適用すること
もできる。

第３図に示す配置は第２図に示す配置に類似しており、
同様要素には同じ参照番号が与えられる。

このエンジンでは軸流式高圧タービン１１８０代りに求
ノＬ・型タービア１１８ａか用いられている。求・し・
型タービンの特徴は、容量が速度と共に変わることであ
る。高速では容量か低速におけるよりも少なくなり、そ
れに比へて軸流タービンでは容量。

が速度に拘らずほぼ一定である。前記の如く、高圧ター
ビンの仕４ｒの分担はエンシン圧力比が減するにつれて
上がり、また部分負荷条件にて高圧タービンに必要な容
量によって、求ＨＬｌ型タービンは軸流タービンよりも
融通性のある設訓の選択を与えることができる。

他の全ての点で、本エンジンは第２図のエンジンと同じ
ように働き、同じ利点を有する。

第４図に示す配置は第２図、第３図に示す配置と似てお
り、これも同様要素には同じ参照番号を与えである。こ
の場合、高圧タービン１１８ｂは軸流型であり２段を有
し、低圧タービン１１４ａも軸流型て、］段のみを有す
る。

エンジン圧縮機１１２ａは軸流型で、２段を有し、可変
角入口案内翼１３８を含む。

最も重要な相違は軸１１６と軸１２２とが結合されるや
り方に在る。

エンジン両端に一定比のギヤボックス１４０．１４２が
あり、これらは２部分から成る副軸により連結される。

副軸の２部分は継手１４６により結合され、この副軸は
熱遮蔽されたトンネル１４８を通っている。

ギヤボックス１４０の中で、出力タービン軸１２２は歯
車１５０を駆動し、つぎにこの歯車１５０は副軸１４４
に取付けられた歯車１５２を駆動する。ギヤボックス１
４２の中で、副軸上の歯車１５４は軸１５８上の歯車１
５６を駆動づ−る。

軸１５８はスプラグ・クラッチ１３０を含む圧縮機軸１
１６の延長部の中に延びる。効果として、軸１５８は軸
１２２の延長部となる。

図示の如く、軸１５８は軸１２２と同じ速度にて回転し
、スプラグ・クラッチは圧縮機軸１１６の速度が出力タ
ービン速度に等しい時に係合／解放するように設計され
ている。

しかし、異る径の歯車を用いて歯車比を変え、軸１５８
が軸１２２と異る速度にて回転し得るよ５にギヤボック
ス１４υ、１４２か設刷されている。スゲラグ・クラッ
チは＋ｌ＃ｌ　１５８と軸１１６の速度比が成る既定の
値に達すると、係合／解放するように設＠１することが
できる。これはエンジンをより融通自在にし、以下に述
べるように第６図の係合／解放ラインをよりノ、三方ま
たは右方へ動かず効果をもたらす。代りの配置では、ギ
ヤボックス１４０．１４２０片方または両方を可変速度
比ギヤボックスにすることができる。

吸込人気温度が高い時、低出力における過度に高いター
ビン温度を防止するために、低圧タービン・ノズル案内
翼の特性を変えて両タービン間の仕事の分担をより精細
に制御′１−る、何らかの装置をＪｊえることが必要か
も知れない。第４図では、これらの翼に参照番号１１４
ａがイ：１され、−’Ｊ裳角度であることが示される。

前記の如く可変角板はできれば避けるべきであるが、１
戊圧タービンに必要な変化の度合は高圧タービンにて静
翼角を変える場合に必要となるであろう度合に比し、か
なり小さい。また静翼の一部のみ角度を変えるか、望見
力学的装置によって翼の特性を変えることもできる。例
えば、静翼から隣接静翼間のノズル通路へ空気を吹出す
か、これら通路から空気を抜き取るかするのである。

低圧タービン前後の圧力差を増すように低出力における
ノズル特性を変えることにより、低圧タービンの行う仕
事量は増し、低圧圧縮機の壁気流量は高くなる。すなわ
ち、燃焼温度およびタービン入口温度が低圧タービンの
仕事量を増さなかった場合よりも低くなるように空気・
燃料比が変る。

第６図は２軸または単軸のモードにて運転されるエンジ
ンの効果をグラフで表わすもので、第２図、第３図およ
び第４図に示す配置に適用される。

図は出力タービン速度対出力の曲線で、両パラメータと
も最大値に対する比で表わされる。２つの曲線Ａおよび
Ｂがあるが、これらは１：１．６の減速比を持つ車輛の
速度範囲を表わす。このグラフに、２軸および単軸モー
ドに対応する一定タービン入口温度のラインが重ねられ
る。右下の斜線を施した部分に、エンジンが単軸モード
にて運転されることができなかった場合の予想タービン
入１」温度と圧縮機ザーゾの見込みを示している。

車輌が加速またはほぼ一定速度にて走行している通常の
運転過程では、エンジンは２軸モードで運転され、すな
わち、低圧軸が高圧軸よりも速く回り、スプラグ・クラ
ッチは外れている。従ってエンジンは約１３５０〜１５
５０″にの範囲の温度にて２つの曲線Ａ、Ｂの間で運転
される。

車輛が減速している時、車輌かエンジンを駆動している
時、または車輛を牽引始動する時、またはタービンが過
回転する場合には、高圧タービンは低圧軸より速く回転
し、スプラグ・クラッチは係合して、エンジンを単軸モ
ードにて運転することになる。タービン入口温度は曲線
Ｂの右側、づ−なわち徐々に温度が下る曲線にそう。

曲線Ｃの下方の斜線区域見エンジンが２軸モードのまま
運転を続けさせられた場合のタービン入口温度を示す。

その温度は２０００°Ｋを超えて、翼冷却を施しても今
日のタービン材料では耐えられないであろう。また同様
に大切なことであるが、エンジン圧縮機はサージングを
生じてさらに温度が上がり、熱効率が低下する。

エンジンを適正モード、すなわちその時の条件に合うよ
うに２軸または単軸にて運転するように配置することに
より、高過ぎるタービン入１」温度を避けることができ
、二ン／ンを適度に高い制限温度範囲内の温度にて運転
して、少くとも車輛の広いスピード範囲内にて最大出力
および部分負荷において、高い熱効率を与えることがで
きる。

曲線Ｂは出力タービン速度が圧縮機速度に等しい点の軌
跡、すなわち、スプラグ・クラッチが係合／解放する点
の軌跡を表わず。

前記の如く、２本の軸の速度比が成る値に達した時にス
プラグ・クラッチが係合または解放するように配置する
ことができる。これは副軸を用いて達成される（第４図
参照）。この場合、曲線Ｂは２軸間の速度比が既定の値
に達した時点の軌跡である。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンエンジンが在来の配置を有してい
る、熱交換器を使用するガスタービンエンジン動力装置
の断面図、 第２図は本発明によるガスタービンエンジン動力装置の
断面図、 第３図は第２図に示す配置を変更した配置を有ずろ、本
発明によるいま一つのガスタービンエンジン動力装置の
断面図、 第４図は本発明によるいま一つの形式のガスタービンエ
ンジン動力装置の断面図、 第５図は圧力比対圧縮機孕気流を表ゎター無次元関数Ｍ
Ｖ５／Ｐの曲線として、第２図、第３図および第４図に
示されるエン７ノの圧縮機の特性曲線、 第６図は第２図、第３図および第４図に示すエンジンの
代表的な、出力１００分率対出力タービン速度１００分
率の゛曲線。 １１０　　ガスタービンエンジン動力装置１１２・・圧
縮機 １２６−・熱交換器 １２８−・・−燃焼器 １３０・・・スプラグ・クラッチ １１４．１１Ｂ　　　タービン。 特許出願人　　ロールス・ロイス・リミテッド（外４名
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　流れの順に、圧縮機装置６と、熱交換関係に
   ある少くとも２つの流路を有し該流路の１つを通して圧
   縮機吐出空気をＪＬず熱交換器装置と、該熱交換装置か
   らの圧縮機吐出空気および燃料の供給を受入れるように
   配置された燃焼装置と、固定案内翼を通して燃焼生成物
   を受入れ第１の軸を介して負荷を駆動するように配置さ
   れた制圧タービン装置次と、第２の軸を介して圧縮機装
   置を１駆動し前記高圧タービン装置べの軸方向ｔｊムか
   にある低圧タービン装置と、を有し、前記低圧ターヒン
   装置からの抽気ガスは前記圧縮機吐出空気と熱交換関係
   にあって前記熱交換装置を辿ってｊ（気中に排出され、
   前記２軸はエンジンを２　＋１！ＩＩＩまたは単軸の刈
   れかのモートにて運転さぜる継手装置を有し、該２１１
   ｑｉモートて゛は有用な出力Ｉ記載（（わたって高いタ
   ーピノ人口温１蔓にてエンジンを運転させ、該単＋＋ｑ
   ｔ＋モードでは過度に高いタービン入口温度および圧縮
   機ザージを防市するようにエンジンを運転さ一♂ること
   、を特徴とするガスタービンエンジン動カ装ｕ。 （２）前記圧縮機装置が２基の直列の遠心式圧縮機を含
   んでいる、特許請求の範囲第（＋）項に記載の動力装置
   。 （３）前記圧縮機装置が１個の軸流式圧縮機と］個の遠
   心式圧縮機とを含む、特許請求の範囲第（１）項に記載
   の動力装置。 （４）前記軸流式圧縮機が可変角入口案内翼の環（リン
   グ）を有している、特許請求の範囲第（３）項に記載の
   動力装置。 （５）前記圧縮機装置が半径方向の入１」を有している
   、特許請求の範囲第（１）項に記載の動力装置。 （６）前記高圧タービン装置が軸流型タービンを含む、
   特許請求の範囲第（］、１項に記載の動力装置。 （７）前記高圧タービンが１個の単段軸流タービンを含
   んでいる、特許請求の範囲第（６）項に記載の動力装置
   。 （８）前記高圧タービンが１個の２段軸流タービンを含
   んでいる、特許請求の範囲第（１３）、ｌｊｊに記載の
   動力装置。 （１））前記高圧タービンか１個の求１（Ｊ型タービン
   を含んでいる、特許請求の範囲第（１）項に記載の動力
   装置。 （ＩＩ　　ｉｊ！Ｊ記低圧タービン装置が軸流タービン
   を浮んでいる、特許請求の範囲第（１）項に記載の動力
   装置Ｉり。 Ｕυ　前記軸流タービンが１個の単段タービンをａんで
   いる、特許請求の範囲第（１０）項に記載の動力装置。 （ｌ　２）　　１ｊｉＪ記軸流タービンか１個の２段久
   −ビンを含んでいる、特許請求の範囲第（１（９項に記
   載の動力装置。 （１３＋　　前記低圧タービン装置がノズル案内翼を含
   み、該案内翼の特性を変えることができる、特許請求の
   範囲第（１０）項に記載の動力装置。 （Ｉ４）前記ノズル案内翼が可変用のものである、特許
   請求の範囲第（１３）項に記載の動力装置。 （１！ｉ）　　前記第１および第２θ、）Ｉｉｑｂが同
   軸であり、該第１の軸の出力端がエンジンの前端にある
   、特許請求の範囲第（Ｉ）項に記載の動力装置。 （１６）前記継手装置がヌプラグ・クラッチを含む特許
   請求の範囲第（１）項に記載の動力装置。 ０７）前記燃焼装置がエンジン後端にある円環形燃焼器
   を含む、特許請求の範囲第（１）項に記載の動力装置。 ｔ１８）　　前記熱交換装置は前記タービン装置を少く
   とも部分的に収りかこむような軸方向位置にある環状マ
   トリックスを含んでいる、特許請求の範囲第（１）項に
   記載の動力装置。 ０ω　前記第１および第２の軸が１本の副軸と該第１お
   よび第２の軸に付く歯車装置を介し前記継手装置により
   結合される、特許請求の範囲第（１）項に記載の動力装
   置。 （２０）前記歯車装置が前記第１の軸から前記副軸へ駆
   動力を伝達する、固定速度比の歯車を有ずる第１のギヤ
   ボックスと、前記副軸から前記第２の軸に該駆動力を伝
   達する、固定速度比の歯車を有する第２のギヤボックス
   とを含んでいる、特許請求の範囲第０９）項に記載の動
   力装置。 （２１）前記第１および弟２の軸は両者の速度が等しい
   時に保合または解放ずるように配置されている、！侍ｉ
   ｆ”ｆ請求の・｛屯囲第（１１項に記載の動力装置。 （１２）　　ｊｉｉＪ記弟Ｊおよび第２の＋＋Ｑｈは両
   者の速１蔓比刀・既定値に達した時に保合または解放１
   ″るように配置され−（いる、特許請求の範囲第（１）
   項に記載の動力装置。 （２３ｌ　　ｒｉｉＪ記エンジエンジンｉｌｌ速度Φα
   囲１：１．６、温度ｉ１ｉα囲１３５０〜１５５０゜に
   で２軸モードにて、また１５５０゜Ｋを超えない温度で
   圧縮機ザージを防ぐように単軸モードにて、運転し得る
   、特許請求の範囲第（１）項に記載の勤力装（意。 Ｑ・１）高圧タービンか負荷を，ｌ，ｇ４動し、低圧タ
   ービンかエンジン圧縮機を駆動し、エンシン運転方法は
   ２　＋＋ｑ＋＋または単軸モードの何れかであり、該２
   軸は・両省間の速度比か既定値に運した時に結合し、そ
   のために該２ＩＩＩＩｉ＋モードでは高圧タービン人口
   温ｊ隻か車輛速度・１屯囲１：１．６ｐこて１３５０〜
   １５５０゜１《の範囲に入り、また該単軸モードでは圧
   縮機サージが避けられてタービン入口温度が３．　５　
   ５　０″Ｋを超えないようにされている、逆流式ガスタ
   ービンエンジン。