JPS6018826B2 - ガスタ−ビン機関のバイパス比を制御する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は、バイパス型の混合流（ｍｉｘｅｄｎｏｗ）
ガスタービン機関に関し、具体的には、特定の機関運転
状態を満足するように機関の側路比（ｂｙｐａｓｓｒａ
ｔｉｏ）を制御しうる航空機に動力をもたらすのに通し
た混合流ガスタービン機関に関する。

混合用途航空機を発達しうるようにするため、超音速で
は、ターボジェット又は低側路比ターボファンの高い比
推力の特性を備え、又、亜音速では、高側路比ターボフ
ァンの低い比推力と低い騒音と低い燃料消費の特性を示
すように形成することもできるガスタービン機関の発達
にかなりの注目が注がれていた。

この目的のために、最近の航空機設計者達は、適当な混
合用途航空機の発達を可能とするような航空機機関の設
計基準を開発するように研究してきた。

この問題に対するいくつかの設計方法が提案された。こ
れらの先駆技術は、後退可能なファン、可変面積タービ
ン、可変ピッチファン及び縦並び又は同Ｄの流れ関係に
あるターボファンやターボジェット機関の組合せを利用
する複雑な技術という色々な概念を含んでいた。これら
の装置には、流れの融通性又は可変性（ｎｅｘｉｂｉｔ
ｉｔｙ）がないことに加えて、全飛行様式において使用
されない機関構成要素と関連する死重量のために非効率
的であるという明白な欠点があった。更に、実際的な可
変側路比機関を発達させる最近の試みは、転回弁を使う
交互的上流ファンダクトによって入口ファン流を選択的
に方向づけることを含む。

このような装置は、満足な混合用途機能を果すことにお
いては従釆より効果的であるが、いくつかの否定的特性
を示した。これらは、不必要な過剰長さ、重量及び複雑
さを機関に付加しているのである。更に従来技術の可変
側路比機関の欠点は、超音速においても亜音速において
も満足な機関機能を維持するほど充分な流れの多様性が
無いために、全運転様式で所望の機能目的に合わなかっ
たということである。

先行技術のバイパス（側路）混合流エンジンにおいて高
度な流れの多様性が得られなかった理由の１つとして、
静圧が著しく異なる２つの流れを直接混合することによ
って生じる大きな衝撃損失を避けるためには、コア流と
バイパス流の静圧を混合前に平衡させなければならない
ということがある。

先行技術の混合流エンジンでは、バイパス流の静圧はバ
イパス流の勤圧の設定によって制御される。従って混合
前にコア流とバイパス流の圧力を平衡させるには、バイ
パス流の勤圧とそして、その結果の静圧が、混合直前に
コア流とバイパス流の静圧がほぼ等しくなるレベルに維
持されなければならない。しかし、バイパス流とコア流
の比であるエンジンバイパス比がバイパス流の鰯圧に依
存するから、先行技術のエンジンが作動されるバイパス
比がコア流の静圧によって決定される。しかも、このと
き、混合前にコア流とバイパス流の静圧が平衡しないこ
とによる比較的大きい衝撃損失を経験しない。バイパス
流の勤圧と混合城のコア流静圧が相互に依存しているか
ら、先行技術の可変バイパス混合流エンジンでは、広範
囲のバイパス比やスラストレベルでの効率良い作動が得
られない。勤圧でコア流と側路流が混合する前に、両流
の間に静圧の平衡を達成しうる混合流ガスタービン機関
を提供することである。本願発明の他の目的は機関が可
変速度範囲にわたって効率よく作動するために、機関推
力レベルと側路比が変わるときに、機関入口空気流が適
合した設計レベルに維持されるように、高度の流れ調整
（ｎｏｗｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を有する浪合流ガスタ
ービン機関を提供することである。

更に他の目的は、機関の空気流の急な変化や不連続なし
に、亜音速と超音速の間の色々な速度で作動するように
形成しうる混合流ガスタービン機関を提供することであ
る。

更に他の目的は、側路流をコア流内に注入する面積を変
える可変面積混合装置を有する混合流ガスタ−ビン機関
を提供することである。

更に他の目的は、混合領域のすぐ上流にあって、側路流
を超音速に加速しそして混合前の側路流の流れの膨張度
合を制御する手段を含みうるガスタービン機関用可変面
積混合装置を提供することである。

更に他の目的は、側路流の動圧しベルの調整における融
通性を更に増し且つアフタ・バーナを使用しなくても比
較的高い推力レベルを生む可能性をもたらすように、可
変面積混合装置と結合した分割ファン部分と２つの同０
の側路ダクトを含みうる混合流ガスターピン機関の提供
である。

この発明では、ファンと、流れに対して直列に配置され
た圧縮機、燃焼器及び高圧タービンで構成されるコア・
エンジンと、コア・エンジンと同心であってファンの空
気流の一部分をコア・エンジン周囲に側路する少くとも
１つの環状ダクトとを有する混合流ガスタービン機関を
提供する。高圧タービンから排出されたガス流が低圧タ
ービンに送られ、これが上流側に伸びる駆動軸を介して
ファンを駆動する。こ）で説明する独特な混合装置は、
コア・エンジンの下流側に設けられ、コァ・エンジン及
び側路（功ｐａｓｓ）のガス流を混合する。混合された
流れが共通の可変面積排気ノズルから排出される。混合
領域の直ぐ上流側に於ける側路流の静圧を制御すると共
に、側路流の勤圧の広い範囲にわたって、混合前のコア
・エンジン並びに側路の流れの静圧の釣合し、を保つ為
、混合装置が、側路流がコア・エンジンの流れの中に注
入される際の面積を変える手段を含む。

側路流の圧力が比較的高い時、混合前のコア・エンジン
及び側路の流れの静圧の釣合し、を保つ上で融通性を高
める為、混合装置は、側路流を亜音速まで加速し、その
後、コア・エンジンの流れの中に注入される前に、側路
流の膨張の程度を制御する手段をも含んでいてよい。機
関に別の可変形状部品を付け加え、側路比（ｂｙｐａｓ
ｓｒａｔｉｏ）を変えた時に更に大幅に推力を変調する
ことが出来る。

この為、低圧タービンに可変面積ノズル・ダイアフラム
を設け、側路比の高い運転様式で、低圧タービンの抽出
率を大幅に変えることが出来るようにしながら、低圧及
び高圧タービンの回転子速度の調節を助けることが出来
る。コァ・エンジンの圧縮機はその形状を十分変えられ
るようにし、機関の始動から全速に至るまで失速状態な
いこ動作出来るようにすることが出来る。混合装置の下
流側にアフターバ−ナを使うことにより、付加的な推力
を発生することが出来る。側路流の動圧の調節に更に融
通性を持たせると共に、アフターバーナを使わずに、比
較的高い推力レベルを発生することが出来るようにする
為、２つの同じの側路ダクトに関連して分割されたファ
ン部分を利用することにより、装置を変更することが出
釆る。

この発明は以下図面について好ましい実施例を説明する
所から、更によく理解されよう。

第１図に示す混合流ガスタービン機関１０が外側ケーシ
ング又はナセル１２を持ち、これは内側のコア・エンジ
ン１４から内側環状壁部材１６によって隔てられ、その
間に環状側路（バイパス）ダクト１８を形成する。

混合流機関１０がファン部分２０を有する。ファン部分
２０は３段式回転子２２、入口案内翼２４、回転子の各
段の間に配置されていて外側ナセル１２から半径方向内
向きに伸びる固定子２６を有する。ファン部分２０が全
体的に２８で示した入口から入口空気流を受取り、この
空気流を加圧する。空気流の一部分がコア・エンジンに
送出され、残りが側路ダクト１８に送られる。入口２８
は予定の設計空気流を受入れるような寸法になっている
。コア・エンジンが回転子３２を持つ軸流圧縮機３０を
含む。環状流路３４を介して圧縮機３川こ入った加圧空
気が圧縮され、その後燃焼器３６に吐出され、そこで燃
料を燃焼させて高圧タービンの回転子３８を駆動する高
ェネルギの燃焼ガスを発生する。高圧タービンの回転子
３８が燃焼室３６から出て来る高圧のコア・ガス流から
ヱネルギを抽出し、このヱネルギの一部を圧縮機３０の
回転子段３２を駆動する為の軸馬力に変換する。コア・
エンジン１４から出て来る熱ガスの流れを受入れるよう
な位置で、高圧タービン３８の下流側に低圧タービン４
０が配置されている。

低圧タービン４０が回転子４２及び調整装置として可変
ピッチ固定子部分４４を含む。回転子４２は３段で構成
されるものとして図示されているが、当業者であれば、
必要なタービンのェネルギ抽出能力に応じて、段数をこ
れより少なくしても多くしてもよいことが理解されよう
。固定子部分４４は、コア・エンジンの流れからのェネ
ルギを鞠馬力に変換すると共に、この動力を回転子４２
に伝えるように作用する。回転子４２が上流側に伸びる
駆動軸４６を介してファン部分２０の回転子２２を駆動
する。駆動軸４６は回転子２２及び４２と一緒に回転す
るように接続されている。コア・エンジンの流量を更に
制御する為、低圧タービンの回転子４２の上流側に、調
整装置として可変面積ノズル・ダイアフラム４８を設け
ることが出来る。低圧タービンの回転子４２に対する流
れの断面積を、高圧タービン回転子に対する背圧を変え
る可変面積ノズル・ダイアフラム４８及び可変ピッチ固
定子部分４４のピッチを変えることによって、変えるこ
とができ、こうして高圧タービン回転子速度を調整する
のに役立たせる。

コア・エンジンの下流に可変面積混合装置５０が設けら
れいて、混合領域と呼称されうる領域５４で、側路（バ
イパス）ダクト流を低圧タービンノズル５２から排出さ
れた燃焼ガスと混合する。可変面積先細一天広吐出しノ
ズル５６を通る混合流の排出によって推力が得られる。
側路ダクトとコア・エンジン内の流れを調整するのに役
立つように、調整装置としての吐出ノズル（可変面積排
気ノズル）５６の面積を当業者に周知の適当な可変形状
手段によって変えられるが、この手段は、図示のように
、線形作動装置５７であってよく、これが、当業者に周
知の方法で、ヒンジ止め壁集成体５８を制御し、吐出し
流を加速するように吐出しノズル５６の断面積を変える
。第１図の実施例では、可変面積混合装置５０が複数の
縦続した回転自在の羽根６２を含み、当該羽根６２が、
低圧タービン４０の下流側点で側路ダクト１８とコア・
エンジン１４を分離する内側壁１６内の複数の通路６４
にまたがる。

各羽根６２は、各々の中間点６６のまわりを回転するよ
うに取り付けられている。羽根６２は、適当な作動位置
によって同時に回転するように縦綾されているが、当該
装置は制御腕７０を介して作動する線形作動装置６８で
あってよい。

羽根６２を共通に制御するものとして図示したが、可変
面積混合装置５０の面積を調整するのに更に融通性を必
要とするなら、各羽根６２に別々の制御装置（図示せず
）を設けて各制御装置が独立に回転するようにしてもよ
いことは明白であろう。回転自在の羽根（断面債変更装
置）６２が、側路流をコア流との衝突領域５４内に注入
する面積を変える手段をもたらす。第１及び第２図に示
すように羽根６２を垂直位置近くに回転すると、側路流
を混合流５４に注入する面積を増大し、１つ以上の羽根
６２を水平位置近くに回転すると（第２図の仮想線に最
も良く図示されている。）側路流を混合領域５４内に注
入する面積を減少する。混合領域５４内に側路流を注入
する面積を変えられるから、本願発明の混合流機関は、
広く変化する側路比（バイパス比）で混合する前にコア
流と側路流の間の静圧平衡を達成できる。

運転においては、コァ流とバイパス流の動圧しベルを調
整することによって、所望の推力レベルと側路比が設定
される。同時に、羽根６２を回転して、混合前のコア流
と側路流の間の静圧平衡を維持するに必要なだけ、側路
流をコア流に注入する面積を増大又は減少する。側路流
をコア流内に注入する面積を減少すると、側路流の速度
が増加し、従って低側路比で静圧平衡が達成されるよう
に静圧に対して動圧が増大する。同様に、側路流をコア
流内に注入する面積を増大すると、側路流の速度が減少
し、従って、高側路比で静圧平衡が達成されるように静
圧に対して動圧が減少する。混合直前の側路流の静圧の
調整において可変面積混合装置５０‘こよってもたらさ
れる付加的融通性は、変化する側路流の動圧しベルにお
いて、混合領域のすぐ上流側の側路流の単一の静圧しベ
ルが達成されることを可能とし「従って、機関の側路比
の広い範囲にわたって混合前にコア流と側路流の静圧が
平衡になることを可能とする。可変面積混合装置５川ま
、機関入口２８への空気流を機関の推力レベルの広い範
囲にわたって適合した設計レベルに維持することを可能
とし、従釆技術の混合流機関と関連した、燃料の設計消
費量を著しく増大する入口漏洩抗力（ｉｎｌｅｔｓｐｍ
ａ袋 ｄｒａｇ）を避ける。

低い推力の飛行では、側路流の動圧しベルの増加及びそ
の結果の側路比の増加によって、機関に必要な空気流が
入口へ供給される空気流以下に落ちることを防止する。
可変面積混合装置５０を使用して側路流がコァ流内に注
入される面積を適当に調整することによって、混合前の
コァ流と側路流の間に静圧平衡を維持する。可変面積混
合装置５０が部分的に開いた状態と全開の状態との間で
作動するものとして記載したが、羽根（多位置部村）６
２を全閉位置に回転することによって分離流様式で機関
を運転することも可能である。側路比が比較的高い時、
混合前にコア・エンジン及び側路の流れの静圧の釣合し
、をとる為、側路流を混合前に超音速まで加速するのが
必要になることがある。

第３図乃至第６図には、コア・エンジンの流れの中に注
入する前に側路（バイパス）流を加速することが出来る
ようにし且つ側路流の動圧しベルが変化する時、混合前
にコァ・エンジン及び側路の流れの静圧の釣合し・を一
層とり易くするこの発明の可変面積混合装置５０の別の
実施例が示されている。この実施例では、コア・エンジ
ン及び側路の流れを隔てる内側壁１６が低圧タービン４
０の下流側で終端し、側路ダクト１８は中心環状体１７
で終端している。中心環状体１７は全体的に凸の断面を
持ち、これがナセル１２の内面に固定されていて、その
凸面が側路ダクト１８内に突出するようになっている。
混合装置５０は、側路ダクトの壁１６に沿って並進自在
に配置された円周方向の内側リング（第２断面積変更装
置）７２を有する。壁１６の外周に沿って、円周方向に
隔たる軸方向の１つ又は更に多くの溝路又は溝？４を設
けて、リング７２の内壁上に円周方向に隔たって設けら
れた同じ数の鞠方向の歯又はスプラィン７６を受入れる
ようにし、こうしてリング７２が壁１６に沿って並進す
るのを案内することが出来る。これが第４図に一番よく
示されている。内側リング７２を壁１６に沿って並進さ
せる為に適当な作動手段が設けられる。第３図に示す様
に、この作動手段は、内側リング７２と駆動係合する制
御アーム８２を持つ線形作動装置８０で構成することが
出来る。更に可変面積混合装置５０が、内側リング７２
に沿って並進自在に配置され、全体的に凸の断面を持つ
円周方向の外側リング（第１断面積変更装置）８４を有
する。外側リング８４の内周に円周方向に隔たる１つ又
は更に多くの鞠方向の溝路又は溝８６を設け、内側リン
グ７２の外周に円周方向に隔て）設けられた同数の軸方
向の歯又はスプライン８８を受入れるようにすることが
出来る。これも第４図に一番よく示されている。リング
８４がそれを並進させる為の適当な作動装置を備えてい
る。この作動装置は第２の線形作動装置９０で構成する
ことが出来、作動装置９０が、外側リング８４と固着係
合する制御アーム９２を持ち、内側リング７２に沿って
外側リング８４を並進させる。動作について説明すると
、外側リング８４が固定の中心環状体１７と協働して、
側路ダクトの流れを制限し又は閉塞（チョーク）する。

閉塞点に於ける側路ダクト流の面積は、側路ダクトの最
低断面積の場所であり、外側リング８４の鞠方向の並進
によって調節される。外側リング（第１断面燈変更装置
）８４が下流側に並進すると、第５図に一番よく示され
ている様に、閉塞点に於ける面積が減少する。リング８
４が上流側に並進すると、第３図に見られる様に、閉塞
点‘こ於ける面積が増加する。閉塞点より先での側路ダ
クト流の膨張の程度が、内側リング７２の鞠方向の位置
によって決定される。内側リング（第２断面積変更装置
）７２が下流側に並進すると、第６図に一番よく示され
ている様に、混合前の側路ダクト流の膨張を大きくする
ことが出釆る。内側リング７２が上流側に並進すると、
第３図及び第５図に一番よく示されている様に、混合前
の側路ダクト流の膨張の程度が少なくなる。この為、こ
の実施例では、閉塞点の先での側路流の膨張の程度を変
えることが出来る。この特徴は、側路流の勤圧及び静圧
しベルがコア・エンジンの流れの勤圧及び静圧しベルよ
りかなり高い時、特に有効である。こう云う状態では、
側路流の静圧をコア・エンジンの流れの比較的低い静圧
しベルまで下げる為、最初に側路流を超音速まで加速し
、その後、側路流の静圧しベルをコア・エンジンの流れ
の静圧しベルまで下げる程度に側路流を膨張させること
が必要になることがある。外側リング８４の鞠方向の位
置を調節することにより、側路ダクト流を超音速まで加
速し、その後、内側リング７２の軸万向位置を調節する
ことにより、混合前にコア・エンジン及び側路の圧力の
釣合し、をとるのに必要な程度まで、側路ダクト流を膨
張させる。機関の空気流をその最大動力レベルに保つと
同時に、排気ノズル面積を増加することにより、機関の
空気流を多くしたことに通常伴う設計上の抗力をかなり
減少することが出来ることがよく知られている。

従釆の混合流機関では、側路流の動圧しベルが排気ノズ
ルに保たれる動圧しベルの強い影響を受ける。この為、
排気ノズル面積を増加すると、排気流の動圧が下がり、
この為低圧圧縮機が効率の低い所で動作するようになり
、その為、排気ノズル面積を大きくしたことによって得
られる設計上の燃料消費量の改善が帳消し‘こなる場合
が多い。この発明が排気ノズル圧力とは無関係に側路ダ
クト流の動圧を変調することが出来ること、並びに低圧
タービンの運転状態を独立に制御することが出来ること
により、側路ダクトの圧力を比較的高い値に保ちながら
、排気ノズル面積を大きくすることにより、後部胴体の
抗力を前述の様に低減するこが出来る。圧縮機３０に可
変ピッチの静翼９４を調整装置として設け、圧縮機に対
する流れの断面積を増減する弁として動作し得るように
構成することにより、この発明の機関は流量に対する融
通性を一層大きくすることが出来る。

側路比を更に変調し且つどんな運転様式でもそれに見合
った入口空気流を維持する為、ファン２０は調整装置と
して可変ピッチの回転子機構を持つことが出来る。推力
が大きく側路比の小さい運転様式で付加的な推力増進を
行なう為、コア・エンジン１４の下流側にアフターバー
ナ９６を設けることが出釆る。この発明の可変側路特性
によって得られる融通性により、あらゆる飛行状態で効
率のよい運転が得られるように入口の寸法並びに飛行状
態に見合った空気流で、コア温度、側路比及び圧力比を
最適の性能が得られるように選択することが出来る。

絞りを途中にした場合の高い側路比に於ける性能を更に
改善する為、第１図の側路形機関を変更することが望ま
しいことがある。この様な１つの変形が第７図の実施例
として示されている。第７図でもこれ迄と同様な部品に
は同じ参照数字を用いているが、この図にはこの発明の
可変形混合装置を取入れ且つ第１図の実施例に較べて流
量の融通性を改善した２重側路分割ファン形ガスタービ
ン機関が示されている。この実施例では、機関のファン
部分２０が２つの部分、即ち前側ファン部分１００と後
側ファン部分１０２とに分けられている。前側ファン部
分１００が、固定子１０６，１０８の間に配置された第
１のファン回転子段１０４を含む。前側ファン部分１０
０より下流側にある後側ファン部分１０２が２段の回転
羽根１１０，１１２を持つファン回転子を有し、入口案
内翼１１４及び固定羽根１１６，１１８が回転羽根１１
０，１１２と互い違いに配置されている。前側ファン部
分１００が１個の回転子部分１０４で構成され、後側フ
ァン部分１０２が２つの回転子部分１１０，１１２で構
成されているものとして図示してあるが、各々のファン
部分の回転子部分はこれより更に増やしてもよいし、或
いは前側ファン部分の回転子と後側ファン部分の回転子
との比は任意の所望の形式に変えることが出来る。
・ファンの各部分１００
，１０２が、全体を１２０で示した隣方向の空間だけ、
互いに鞠方向に隔たっている。この実施例では、ファン
の各々の固定子段が可変ピッチ特性を有する。前側ファ
ン部分の固定子１０６，１０８、入口案内翼１１４及び
後側ファン部分の固定子１１６，１１８は弁として作用
し、機関の夫々の平面に於て空気流に対して開放してい
る機関の断面積を限定する。この断面積が、その動作中
、ファンの夫々の段が１回転中に吸込む空気量を決定し
、運転様式がいろいろ変わっても、入口空気流を設計レ
ベルに見合った状態に保なから、この発明の可変側路形
機関の側路比を調節する際の融通性を最大限に高める。
第１図に示す内側側路ダクト１８の他に、この発明のこ
の実施例では、第２の外側側路ダクト１２２がある。内
側側路ダクト１８がコア・エンジン・ナセル１６と中間
ナセル１２４との間限定される。内側側路ダクト１８に
対する入口１２６が後側ファン部分１０２より下流側に
配置される。この結果、ダクト１８を通る空気流は夫々
のファン部分１００，１０２によって圧縮されている。
外側側路ダクト１２２が中間ナセル１２４と外側の機関
ナセル１２との間に限定され、内側側路ダクト１８に対
して半径方向外側に同０に配置されている。外側側路ダ
クト１２２の入口１２８が、前側及び後側ファン部分の
間の軸方向空間１２０の中に配置されている。この配置
の為、入口１２８及び外側側路ダクト１２２を通る空気
は前側ファン部分１００のみによって圧縮されている。
この実施例の排気装置は、外側側路ダクト１２２からの
流れを排出する為に第２の可変面積排気ノズル１３０を
設けてある点で、第１図及び第３図の実施例とは異なる
。ノズル１３０の面積を制御する為、中間ナセル１２４
の下流側の端に環状パネル１３２が枢着されている。適
当な作動装置１３４を設け、その制御アーム１３６をパ
ネル１３２と固着係合にする。こうしてパネル１３２を
中間ナセル１２４の下流側の端の周りに旋回させ、こう
してノズル１３０の面積を制御する。内側側路ダクト１
８を通った流れは、第２図の実施例の様に、可変面積混
合装置５０を介してコア・エンジンの排気流の中に注入
される。外側側路ダクトを通った流れはノズル１３０を
介して排出され、そこで内側側路ダクト１８及びコア・
エンジン１４からの合成の流れと混合される。

この合成の流れがこの後加速され、第１図の実施例の場
合の様に、可変面積ノズル装置５６を介して吐出される
。低圧タービン４０が、低圧タービンの回転子４２及び
ファン回転子１０４，１１０，１１２に接続された上流
側に伸びる駆動軸４６を介して、前側及び後側ファン部
分１００，１０２に回転ェネルギを供給する。

ファンの駆動軸４６は圧縮機の駆動軸１３８とは無関係
に回転することが出来、この為、これらの２つの軸は夫
々の回転速度を独立に制御することが出来る。前側ファ
ン部分１００の回転子１０４及び後側ファン部分１０２
の回転子１１０，１１２は、それらが同じ駆動軸４６に
接続されている為に同じ回転速度であるが、これら２つ
のファン部分の空気流は、夫々のファン部分に対する可
変入口案内翼及び固定子が別々に制御される為、同じで
はない。

即ち、可変の固定子１０６，１０８を利用ることにより
、前側ファン部分１０川ま流量を低又は高にすることが
出来るが、後側ファン部分１０２は、可変の入口案内翼
１１４及び可変の固定子１１８，１２０を利用すことに
より、流量を高又は低にすることが出来る。前側ファン
部分１００の回転子１０４及び後側ファン部分１０２の
回転子１１０，１１２が同じ駆動軸４６に接続される場
合を図示したが、これらの各々の回転子部分に対して別
々の駆動軸を用いることも出釆るが、その場合は更に複
雑になる。図示していないが、この様な実施例では、第
２の低圧タービンを設け、それ自身の別個の駆動軸が上
流側に伸びて前側ファン部分を駆動するようにすること
が出来る。この実施例の２重ファン部分を可変面積混合
装置５０と組合せる時、第１図の単一側路ダクトを用い
た実施例の場合より、側路比が高い様式に於て入口空気
流をそれに見合った状態に保ちながら一層大きく推力を
変調することが出来る。（その入口１２６，１２８が夫
々前述の如く配置された）ファン・ダクト１８及び１２
２がある為、入口２８に入った予定量の空気流を外側側
路ダクト１２２及び後側ファン部分１０２の間で分ける
ことが出来る。後側ファン部分１０２に入った空気が圧
縮され、その後内側側路ダクト１８及びコァ・エンジン
の圧縮機３０１こ分けられる。後側ファン部分１０２及
び圧縮機３０に対する夫々の可変の固定子及び入口案内
翼を制御すると共に、側路ノズル１３０及びコア・ノズ
ル５６を制御することにより、入口空気流の全体を外側
側路ダクト１２２、内側側路ダクト１８及びコア・エン
ジンの圧縮機３０にいろいろの割合で分け、機関の入口
空気流全体はそれに見合った設計レベルに保ちながら、
側路比を広い範囲にわたって変えることが出来る。更に
具体的に云うと、空気流全体の内、側路ダクト１８及び
１２２に送られる割合を増加すると共に、コア・エンジ
ン１４に通される流量を少なくすると、側路比が高くな
り、空気流全体の内、側路ダクト１８及び１２２に通さ
れる割合を減少すると共に、コア・エンジン１４に通さ
れる空気流を増加すると、側路比が小さくなる。ダクト
１８の入口１２６及びコア・エンジンの圧縮機３川こ対
する入口３４を、ダクト１２２に対する入口１２８及び
後側ファン部分１０２に対する入口より下流側に配置し
たこと）、前側ファン部分１００、後側ファン部分１０
２、コア・エンジンの圧縮機３０、高圧タービン３８及
び低圧タービン４川こ可変の固定子並びに可変の入口案
内翼の形状を用いたことにより、低圧タービンのェネル
ギ抽出能力を越えることなく、高い側路比の運転様式に
於て、入口空気流を見合った値に保ちながら、高度の流
量の変調が出来る。

回転子速度の広い範囲にわたって、側路ダクト並びにコ
ァ・エンジンに通される流量を変調することが出来るこ
と、並びに内側ダクト流の勤圧の広い範囲にわたって、
混合前にコア・エンジン並びに内側ダクトの静圧を釣合
せることが出来ることにより、この実施例の可変側路比
形機関は、第１図及び第３図の実施例より、一層高い側
路比で且つ側路比の一層広い範囲にわたって運転するこ
とが出来る。

第Ｔ図の分割ファン形実施例は、第１図及び第３図の実
施例より流量の可変性が一層大きいことの他に、アフタ
ーバーナを使わずに、従来の混合流形機関より機関をず
っと高い推力レベルで運転することが出来るようにする
。

アフターバーナを使わない亜音遠飛行の際、前側ファン
部分１００の可変固定子１０６を最大流量の設定状態に
設定すると共に、後側ファン部分１０２の入口案内翼１
１４及び可変固定子１１６，１１８を最低流量に設定す
ると共に、可変面積タービン・ノズル・ダイアフラム４
８をファンの高い回転速度並びにダクト１２２の大きな
側路流量に対して開放状態に調節することにより、この
様な大きな推力を達成することが出来る。この為、機関
の全体的な流量が増加し、外側側路ダクト１２２の動圧
しベルは、２つのファン部分に対する所定の藤動力入力
から発生される推力を増加するように調節される。この
発明の範囲内で、第１図乃至第７図に示した構成に種々
の変更を加えることが出来る。

設計を簡単にする為、使う可変形状部分の数は、所望の
程度の流量の可変性を達成するのに必要な最小限度に抑
えた。然し、ファン並びにタービンの各部分に対する可
変ピッチの回転羽根の様な他の可変形状部分を利用し、
この発明の範囲内で流量を変調する一層の自由度を達成
することが出来る。図面の簡単な説明第１図はこの発明
の可変側路比の考えを取入れた混合流ガスタービン機関
の断面図、第２図は第１図のガスタービン機関の一部分
の異なる運転様式に於ける部分図、第３図はこの発明の
可変側路比の考えを敬入れたガスタービン機関の別の実
施例の断面図、第４図は第３図の線４一４で切ったこの
発明の可変面積混合装置の断面図、第５図は第３図のガ
スタービン機関の一部分の別の運転様式に於ける部分図
、第６は第３図のガスタービン機関の一部分の更に別の
運転様式に於ける部分図、第７図はこの発明の可変側路
比の考えを取入れた分割ファン形２重側路ガスタービン
機関の断面図である。

主な符号の説明 １４：コア・エンジン、１８：側路ダ
クト、４４：可変ピッチ固定子部分、５０：混合装置。

モ；亘１口重２ て…亘３ 口重４ モ三宮５ 口車６ 千；亘７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエンジ
   ンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバイ
   パスするバイパスダクトとを有する型のガスタービンエ
   ンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を注
   入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、コア
   エンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み断
   面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエンジン
   排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン排
   気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バイパ
   ス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流の静
   圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように、前
   記断面積変更装置をいろいろな断面積位置に動かす装置
   とがあり、これによりいろいろなバイパス比においてバ
   イパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようになつ
   ているガスタービンエンジン。 ２ 前記断面積変更装置が、バイパスダクトの流れの断
   面積を変えることによつて、バイパス流を超音速に選択
   的に加速するようにバイパスダクト内に配置された第１
   断面積変更装置と、バイパス流がコア流に吹き込まれる
   ところの面積を選択的に変えるために第１断面積変更装
   置の下流に配置され、第１断面積変更装置とは独立にな
   つている第２断面積変更装置とからなり、バイパス流を
   超音速に加速するために第１断面積変更装置を利用でき
   、超音速のバイパス流の膨張度をコア流への吹き込み前
   に制御するために第２断面積変更装置を利用できるよう
   になつている特許請求の範囲第１項に記載のガスタービ
   ンエンジン。 ３ バイパスダクトが、コアエンジンと同心で可変面積
   混合装置と連通している内側バイパスダクトと、内側バ
   イパスダクトと同心で外側バイパス排気ノズルと連通し
   ている外側バイパスダクトとからなつている特許請求の
   範囲第１項に記載のガスタービンエンジン。 ４ 可変面積混合装置の断面積変更装置が、内側バイパ
   スダクトをコアエンジン排気流と連通させる通路と、該
   通路にまたがる回転自在な羽根の列からなり、断面積変
   更装置を動かす装置が、前記通路内の流れの断面積を変
   えるように前記羽根を各々の軸のまわりに回転させる作
   動装置からなる、特許請求の範囲第３項に記載のガスタ
   ービンエンジン。 ５ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエンジ
   ンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバイ
   パスするバイパスダクトとを有する型のガスタービンエ
   ンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を注
   入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、コア
   エンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み断
   面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエンジン
   排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン排
   気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バイパ
   ス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流の静
   圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように、前
   記断面積変更装置をいろいろな断面積位置に動かす装置
   とがあり、これによりいろいろなバイパス比においてバ
   イパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようになつ
   ていて、更にバイパスダクトとコアエンジンへの流れを
   調整してエンジンのバイパス比を変えると同時に、前記
   可変面積混合装置と協働して、該バイパス比の変化にも
   かかわらずエンジンの入口空気流の流量を所定値に合致
   したままに維持する調整装置が設けられている、ガスタ
   ービンエンジン。 ６ 前記可変面積混合装置の断面積変更装置が、バイパ
   スダクトをコアエンジン排気流と連通させる通路にまた
   がる回転自在な羽根の列からなり、断面積変更装置を動
   かす装置が、前記通路における流れの断面積を変えるよ
   うに前記羽根を各々の中心軸のまわりに回転する作動装
   置からなる特許請求の範囲第５項に記載のガスタービン
   エンジン。 ７ 前記調整装置がバイパスダクトとコアエンジン排気
   ダクトの混合流を排出する可変面積排気ノズルを有する
   特許請求の範囲第５項に記載のガスタービンエンジン。 ８ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエンジ
   ンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバイ
   パスするバイパスダクトとを有する型のガスタービンエ
   ンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を注
   入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、コア
   エンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み断
   面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエンジン
   排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン排
   気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バイパ
   ス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流の静
   圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように、前
   記断面積変更装置をいろいろな断面積位置に動かす装置
   とがあり、これによりいろいろなバイパス比においてバ
   イパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようになつ
   ていて、更に、バイパスダクト流とコアエンジン排気ダ
   クト流の混合流を排出する可変面積排気ノズルを有する
   調整装置を設けて、バイパスダクトとコアエンジンへの
   流れを調整してエンジンのバイパス比を変えると同時に
   、前記可変面積混合装置と協働して、該バイパス比の変
   化にもかかわらずエンジンの入口空気流の流量を所定値
   に合致したままに維持できるようにし、更に、コアエン
   ジンとバイパスダクトの上流のエンジン入口に配置され
   たフアン部分が空気流を圧縮してバイパスダクトとコア
   エンジンに送り、圧縮機と燃焼器と高圧タービンとを流
   れ方向に並べたコアエンジンと前記可変面積混合装置の
   間にある低圧タービンがフアン部分に回転エネルギを供
   給するガスタービンエンジン。 ９ 前記調整装置が、更に、フアン部分の流れの断面積
   を変える可変角度の羽根装置を有している特許請求の範
   囲第８項に記載のガスタービンエンジン。 １０ 前記調整装置が、更に、高圧タービンと低圧ター
   ビンの間の可変面積ノズルダイアフラムを有する特許請
   求の範囲第９項に記載のガスタービンエンジン。 １１ 前記調整装置が、更に、コアエンジン圧縮機の流
   路の断面積を変える可変角度羽根装置と、高圧タービン
   の流れの断面積を変える可変角度羽根装置と低圧タービ
   ンの流れの断面積を変える可変角度羽根装置とを有する
   特許請求の範囲第１０項に記載のガスタービンエンジン
   。 １２ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエン
   ジンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバ
   イパスするバイパスダクトとを有する型のガスタービン
   エンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を
   注入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、コ
   アエンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み
   断面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエンジ
   ン排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン
   排気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バイ
   パス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流の
   静圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように、
   前記断面積変更装置をいろいろな断面積位置に動かす装
   置とがあり、これによりいろいろなバイパス比において
   バイパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようにな
   つていて、更に、バイパスダクトとコアエンジン排気ダ
   クトの混合流を排出する可変面積排気ノズルを有する調
   整装置を設けて、バイパスダクトとコアエンジンへの流
   れを調整してエンジンのバイパス比を変えると同時に、
   前記可変面積混合装置と協働して、該バイパス比の変化
   にもかかわらずエンジンの入口空気流の流量を所定値に
   合致したままに維持できるようにし、そして可変面積混
   合装置と排気ノズルの間にアフタバーナを設けたガスタ
   ービンエンジン。 １３ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエン
   ジンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバ
   イパスするバイパスダクトとを有する型のガスタービン
   エンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を
   注入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、バ
   イパスダクトの流路の断面積を変えることによつて、バ
   イパス流を超音速に選択的に加速するようにバイパスダ
   クト内に配置された第１断面積変更装置と、バイパス流
   がコア流に吹き込まれるところの面積を選択的に変える
   ために第１断面積変更装置の下流に配置され、第１断面
   積変更装置とは独立になつている第２断面積変更装置と
   からなり、バイパス流を超音速に加速するために第１断
   面積変更装置を利用でき、超音速のバイパス流の膨張度
   をコア流への吹き込み前に制御するために第２断面積変
   更装置を利用できるようになつていて、コアエンジン排
   気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み断面積を選択
   的に変えると共にバイパス流とコアエンジン排気流の混
   合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン排気流の静圧
   に合わせるための断面積変更装置と、バイパス流とコア
   エンジン排気流の混合前に、バイパス流の静圧がコアエ
   ンジン排気流の静圧と等しくなるように、前記断面積変
   更装置をいろいろな断面積位置に動かす装置とがあり、
   これによりいろいろなバイパス比においてバイパス流と
   コアエンジン排気流の静圧が合うようになつていて、外
   側ナセルとコアエンジンを隔てる環状の内側壁がコアエ
   ンジンの下流で終つており、外側ナセルと環状の内側壁
   の間に前記バイパスダクトが形成され、外側ナセルの内
   面に大体凸断面の中心環状体が形成され、該中心環状体
   の凸面がバイパスダクト内に突出して前記環状の内側壁
   の下流端と大体同一面になつていて、前記第２断面積変
   更装置が、前記中心環状体の凸面の下流に延びるように
   前記環状の内側壁のまわりに並進自在に配置された内側
   リングからなり、バイパス流がコアエンジンに吹き込ま
   れるところの断面積が前記内側リングの下流方向への移
   動によつて減少するようになつており、前記第１断面積
   変更装置が、前記内側リングのまわりに並進自在に配置
   された大体凸断面の外側リングからなり、前記中心環状
   体の凸面の上流で前記外側リングの凸面がバイパスダク
   ト内に突出し、外側リングの下流方向への移動によつて
   、バイパスダクトの流路面積が減少し、バイパス流がコ
   アエンジン排気流への吹き込み前に加速されるようにし
   た、ガスタービンエンジン。 １４ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエン
   ジンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバ
   イパスするバイパスダクトとを有する型のガスタービン
   エンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を
   注入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、バ
   イパスダクトの流路の断面積を変えることによつて、バ
   イパス流を超音速に選択的に加速するようにバイパスダ
   クト内に配置された第１断面積変更装置と、バイパス流
   がコア流に吹き込まれるところの面積を選択的に変える
   ために第１断面積変更装置の下流に配置され、第１断面
   積変更装置とは独立になつている第２断面積変更装置と
   からなり、バイパス流を超音速に加速するために第１断
   面積変更装置を利用でき、超音速のバイパス流の膨張度
   をコア流への吹き込み前に制御するために第２断面積変
   更装置を利用できるようになつていて、コアエンジン排
   気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み断面積を選択
   的に変えると共にバイパス流とコアエンジン排気流の混
   合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン排気流の静圧
   に合わせるための断面積変更装置と、バイパス流とコア
   エンジン排気流の混合前に、バイパス流の静圧がコアエ
   ンジン排気流の静圧と等しくなるように、前記断面積変
   更装置をいろいろな断面積位置に動かす装置とがあり、
   これによりいろいろなバイパス比においてバイパス流と
   コアエンジン排気流の静圧が合うようになつていて、外
   側ナセルとコアエンジンを隔てる環状の内側壁がコアエ
   ンジンの下流で終つており、外側ナセルと環状の内側壁
   の間に前記バイパスダクトが形成され、外側ナセルの内
   面に大体凸断面の中心環状体が形成され、該中心環状体
   の凸面がバイパスダクト内に突出して前記環状の内側壁
   の下流端と大体同一面になつていて、前記第２断面積変
   更装置が、前記中心環状体の凸面の下流に延びるように
   前記環状の内側壁のまわりに並進自在に配置された内側
   リングからなり、バイパス流がコアエンジンに吹き込ま
   れるところの断面積が前記内側リングの下流方向への移
   動によつて増大するようになつており、前記第１断面積
   変更装置が、前記内側リングのまわりに並進自在に配置
   された大体凸断面の外側リングからなり、前記中心環状
   体の凸面の上流で前記外側リングの凸面がバイパスダク
   ト内に突出し、外側リングの下流方向への移動によつて
   、バイパスダクトの流路面積が減少し、バイパス流がコ
   アエンジン排気流への吹き込み前に加速されるようにな
   つており、そして、バイパスダクトとコアエンジンへの
   流れを調整してエンジンのバイパス比を変えると共に、
   前記可変面積混合装置と協働して、バイパス比の変動に
   かかわらずエンジン入口空気流の流量を所定値に合致し
   たままに保持する調整装置を設けた、ガスタービンエン
   ジン。 １５ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエン
   ジンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバ
   イパスするバイパスダクトとを有する型のガスタービン
   エンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を
   注入する可変面積混合装置を有し、、該混合装置には、
   コアエンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込
   み断面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエン
   ジン排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジ
   ン排気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バ
   イパス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流
   の静圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように
   、前記断面積変更装置をいろいろな断積位置に動かす装
   置とがあり、これによりいろいろなバイパス比において
   バイパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようにな
   つていて、バイパスダクトが、コアエンジンと同心で可
   変面積混合装置と連通している内側バイパスダクトと、
   内側バイパスダクトと同心で外側バイパス排気ノズルと
   連通している外側バイパスダクトとからなり、可変面積
   混合装置の断面積変更装置が、内側バイパスダクトをコ
   アエンジン排気流と連通させる通路と、該通路にまたが
   る回転自在な羽根の列からなり、断面積変更装置を動か
   す装置が、前記通路内の流れの断面積を変えるように前
   記羽根を各々の軸のまわりに回転させる作動装置からな
   り、さらに、エンジン入口に２段フアン部分が配置され
   、該２段フアン部分が、外側バイパスダクトと連通する
   前側フアン部分と、該前側フアン部分から所定の距離だ
   け下流に離れていて、内側バイパスダクトとコアエンジ
   ンとに連通している後側フアン部分とからなつている、
   ガスタービンエンジン。 １６ コアエンジンに空気流を供給する入口とコアエン
   ジンの周囲に入口空気流の一部を所定のバイパス比でバ
   イパスするバイパスダクトとを有する型のガスタービン
   エンジンにおいて、コアエンジン排気流にバイパス流を
   注入する可変面積混合装置を有し、該混合装置には、コ
   アエンジン排気流に吹き込まれるバイパス流の吹き込み
   断面積を選択的に変えると共にバイパス流とコアエンジ
   ン排気流の混合の前にバイパス流の静圧をコアエンジン
   排気流の静圧に合わせるための断面積変更装置と、バイ
   パス流とコアエンジン排気流の混合前に、バイパス流の
   静圧がコアエンジン排気流の静圧と等しくなるように、
   前記断面積変更装置をいろいろな断面積位置に動かす装
   置とがあり、これによりいろいろなバイパス比において
   バイパス流とコアエンジン排気流の静圧が合うようにな
   つていて、バイパスダクトが、コアエンジンと同心で可
   変面積混合装置と連通している内側バイパスダクトと、
   内側バイパスダクトと同心で外側バイパス排気ノズルと
   連通している外側バイパスダクトとからなり、可変面積
   混合装置の断面積変更装置が、内側バイパスダクトをコ
   アエンジン排気流と連通させる通路と、該通路にまたが
   る回転自在な羽根の列からなり、断面積変更装置を動か
   す装置が、前記通路内の流れの断面積を変えるように前
   記羽根を各々の軸のまわりに回転させる作動装置からな
   り、さらに、エンジン入口に２段フアン部分が配置され
   、該２段フアン部分が、外側バイパスダクトと連通する
   前側フアン部分と、該前記フアン部分から所定の距離だ
   け下流に離れていて、内側バイパスダクトとコアエンジ
   ンとに連通している後側フアン部分とからなつていて、
   更に、バイパスダクトとコアエンジンへの流れを調整し
   て、エンジンのバイパス比を変えると同時に、前記可変
   面積混合装置と協働して、バイパス比の変化にかかわら
   ずエンジン入口流の流量を所定値に合わせたままに維持
   する調整装置を設けた、ガスタービンエンジン。 １７ 前記調整装置が、外側バイパス排気ノズルの面積
   を変える部材と、コアエンジン流と内側バイパスダクト
   流の混合流の排出面積を変える部材と、前側フアン部分
   への流れの断面積を変える可変角度羽根装置と、後側フ
   アン部分への流れの断面積を変える可変角度羽根装置と
   からなつている、特許請求の範囲第１６項に記載のガス
   タービンエンジン。