JPS6125902B2 - - Google Patents

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JPS6125902B2
JPS6125902B2 JP53041349A JP4134978A JPS6125902B2 JP S6125902 B2 JPS6125902 B2 JP S6125902B2 JP 53041349 A JP53041349 A JP 53041349A JP 4134978 A JP4134978 A JP 4134978A JP S6125902 B2 JPS6125902 B2 JP S6125902B2
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JP
Japan
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flap
flaps
central rod
seal
nozzle
Prior art date
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JP53041349A
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English (en)
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JPS5419005A (en
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Warutaa Raian Edowaado
Haribaaton Izuraeru Junia Jooji
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS5419005A publication Critical patent/JPS5419005A/ja
Publication of JPS6125902B2 publication Critical patent/JPS6125902B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • F02K1/1207—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps of one series of flaps hinged at their upstream ends on a fixed structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/80—Couplings or connections
    • F02K1/805—Sealing devices therefor, e.g. for movable parts of jet pipes or nozzle flaps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Joints Allowing Movement (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジン用可変面積排気
ノズルに関し、特に、ターボジエツトエンジンの
ノズルフラツプ用密封手段に関する。
ターボジエツトエンジンまたはターボフアンエ
ンジンのようなガスタービンエンジンの排気ノズ
ルの用途は燃焼ガス噴出流の圧力と熱エネルギー
を速度に変換することであり、エンジンの前方推
力はエンジン入口からノズル出口面に至るまでの
ガス流速の増加に正比例する。高性能エンジン、
特にアフタバーナのようなある種の推力増強装置
を有するエンジンにおいては、運転状態の広範囲
にわたつて高いエンジン性能を保つようにノズル
流面積を変えることが望ましいことが判明してい
る。例えば、離陸運転中に巡航運転中よりもノズ
ル流面積を大きくすることが望ましい。排気ガス
温度を許容限度内に維持する機能に加えて、騒
音、推力、燃料節約上の利点をもたらすために可
変面積排気ノズルを用い得る。ノズル流面積を変
える一手段はいわゆるアイリス（iris）機構（断
面積が可変フラツプにより連続的に変化する機
構）によるものであり、この機構では同心的に配
置された複数の可動部材またはフラツプがノズル
軸線に対して回動自在に支持されている。このよ
うな機構に関連する問題の一つは、フラツプがノ
ズル流面積を変えるように調節されるにつれてフ
ラツプ間に有効な密封を保つ必要があることであ
る。従つて、ノズル面積を最小および最大の位置
間の全域にわたつて自由に変えることができて、
しかも周方向に連続的な空気力学的構造体を全範
囲にわたり維持する排気ノズルを提供することが
望ましい。
シールすなわち密封部材を排気ノズルフラツプ
に対して位置づける従来の一方法は、ノズルが閉
位置にある時、シールは周方向に比較的自由に動
き得、そしてフラツプが開位置方向に動いた時で
も、シールの位置はノズル全周にわたつて完全な
周方向の密封を維持する程確実に制御されること
はなかつた。この方法に関して生じた問題は、例
えば、寸法上の不具合、周囲外被内の制限された
シールの重なり合い、水平面上またはその近くの
ノズル垂下による不整合等の問題である。これら
の問題はノズルの漏れとシール破損とをひき起こ
し、その結果ノズル効率が低下した。
シールを排気ノズル内に確実に配置する最近の
方法はフラツプをシールに連結する複数個のリン
ク機構せを用いる。この場合、リンクの有効長さ
を変えるために軸方向の軌道をシール上に配置す
る。このような構成は幾分複雑であり、そして摩
耗しやすく且つ不良動作を起こしやすい過多の可
動部品を含むものと認知されている。
従つて、本発明の主目的はジエツトエンジン可
変排気ノズルフラツプ用の密封装置を提供するこ
とである。
本発明の他の目的は、可変排気ノズルにおいて
ノズル面積値の全範囲にわたつて完全な周方向の
密封を維持することである。
本発明の他の目的はノズルのあらゆる動作中可
変面積排気ノズルシールを隣合うフラツプ間の中
央位置に保つ備えをなすことである。
上記の目的および他の特徴と利点は以下の例示
的な説明からいつそう明らかとなろう。
簡略に述べると、本発明の一態様によれば、各
対の隣接フラツプ間に重なり合い関係に配置され
た個々の密封部材が３本線リンク機構つまりベル
クランク組合せ機構によつてフラツプに機械的に
連結される。中央棒の両端に取付けられた端棒が
それぞれのフラツプと確実な連結をなし、中央棒
はフラツプの作動範囲全域にわたる変位中端棒の
有効長さを変え得るように支柱を中心にして回転
可動である。このようにして軸方向軌動およびそ
れと関連する可動部材が不要にされる。
本発明の他の態様によれば、周方向軌道が各フ
ラツプに設けられ、前記支柱から突出する傾斜従
節を受入れ、こうしてノズルフラツプの移動時
に、内側フラツプに対する内側シールの軸方向位
置を維持するガイドとなる。
本発明の他の態様によれば、隣合うフラツプの
Ｕリンクがそれぞれの端棒に機械的に連結され、
これらのＵリンクは、中央棒をシールに連結する
支柱にかかる軸方向荷重を減らすように軸方向に
ずれている。さらに、両端棒のそれぞれの長さは
粗違し、この相違の程度は、一方の端棒が他方の
端棒の軸方向前方に存し、従つて、排気ノズル断
面積の相違に関連して比較的小さな運動円弧に対
応するという事実にかんがみバランスのとれた機
械的作動を可動とするに必要な程度である。
次に本発明の好適実施例を添付図面によつて説
明する。
第１図には一定面積のダクト１２およびそれと
直列関係にある可変面積下流部１３から成るアイ
リス型ジエツトエンジン排気ノズル１１に組込ま
れた本発明を総括的に１０で示す。図示のノズル
は中細型で、下流部１３が後述のように先細部分
と末広部分とを有するが、本発明はこのような構
造に限定されるものではない。
可変面積部１３はその外周に複数の周方向に相
隔たる外側フラツプ１４を備え、これら外側フラ
ツプの前方端１６は、ノズルが閉位置にある時連
続的な下流方向先細円すい台形を集合的に画成し
そしてノズルが開位置にある時不連続的な円すい
台形を形成するように、共通円上にヒンジ止めさ
れている。なお前記の不連続形はパイの形であ
り、その空気力学的影響を無くするため、複数の
外側シール１７がフラツプ１４の内側と密接な関
係に置かれ、各対の外側フラツプ間に１個の外側
シールが配置され、かくて、ノズルが全閉位置に
ない時はいつでも不連続構造体を効果的に密封す
る。ノズル外側フラツプ１４と外側シール１７は
共にノズルの可変面積部１３の外側流路を画成す
る。
ノズルの可変面積部１３の内側流路について述
べると、複数の周方向に離隔した内側先細フラツ
プ（図示せず）が上流側の先細部（断面積が徐々
に減少しのど部に至る部分）をなし、そのすぐ下
流にある複数の周方向に離隔した末広フラツプ１
８が下流側の末広部（のど部から下流側にかけて
断面積が徐々に増加している部分）をなす。末広
フラツプは閉位置にある時、周方向に連続的な内
側環状流路を画成する。また末広フラツプ１８
は、前端における共通円上に配置されたそれらの
軸線を中心とする個々のフラツプの回転によつて
開かれた時、複数の内側シール１９によつて密封
されたＵ形状の不連続体を形成する。内側シール
１９は末広フラツプ１８の内面と密封関係に置か
れている。末広フラツプ１８を開くにつれ、内側
シール１９との密封関係を最適に保つため、シー
ルを隣合うフラツプ１８に対して中央位置に保つ
必要がある。この目的のため、総括的に１０で示
すベルクランク機構が組込まれている。これにつ
いては後に詳述する。内側シールと一対の末広フ
ラツプとの位置を整合させるため、これらの間の
動きを制御する中心合せ装置が必要であり、これ
が本ベルクランク機構であることを理解された
い。ただし、説明の便宜上、かような装置の１個
だけを第１図に示す。
ノズル面積の変化は一般に乗務員の指令により
制御されるかあるいはエンジン性能要件に従い自
動的に制御され、そして一般に液圧手段によつて
達成される。複数の液圧作動器２１がノズルのダ
クト部１２の周囲に配置され、各作動器の一端２
２は取付け板２３によつて、作動器の半径方向位
置を固定するための環体２４に連結されている。
作動器２１の他端２６はボルト２７によつて、一
定直径の作動環２９から突出するＵリンク２８に
連結されている。同様に、作動器２１の両側にそ
れぞれ１本ずつ配置された１対の支持リンク３
１，３２が取付け板２３と静止カラー３３とを固
定する。これは作動器の軸方向力を構造体の安定
部分に伝え返すためである。また、静止カラー３
３には２次駆動リンク３４によつて各末広フラツ
プ１８が連結されている。
簡単に述べると、ノズル面積の調節は次のよう
に達成される。ノズルを全閉位置から開こうとす
る場合、液圧流体が作動器に供給され、こうして
作動器の長さを延ばして作動環２９を軸方向後方
に動かす。作動環２９の軸方向後方移動により、
作動環上のローラ３７が、先細フラツプ（図示せ
ず）の一部として半径方向外側に構成されたカム
面３６と係合しながら移動し、先細フラツプが反
時計方向に回転してこうしてノズルの可変面積部
（先細部と末広部を含む）の面積が増加する。ノ
ズルを閉ざすには上記過程の逆が行われる。
第２図と第５図に示すノズルの部分について述
べると、末広フラツプ１８がブラケツト３８とボ
ルト３９とによつて２次駆動リンク３４に連結さ
れている。内側シール１９は末広フラツプ１８の
半径方向側に、フラツプの両側にそれぞれ１個ず
つ配置され、各シールは斜面部分４１を有し、こ
の部分は末広フラツプ１８の内側面４２と平らに
当接し且つ密接に係合する。各内側シール１９に
はその周方向中心に支柱４３が設けられ、この支
柱は、隣接フラツプを連結する装置を受けるため
に、半径方向外側に突出している。細長い傾斜従
節４４が支柱４３にはまつて両側に突出し、その
両端４６，４７が、隣接内側フラツプの外側に形
成されたそれぞれの周方向軌道４８，４９と係合
する。従節４４およびそれと関連する軌道は、後
に詳述するように、内側フラツプに対する内側シ
ール１９の軸方向位置を維持するように働く。
また、各支柱４３には細長い中央棒５１がその
中心または中心近くにおいて回転自在に装着され
ている。中央棒５１の両端にはＵリンク５２，５
３が存し、それぞれピン５４，５６を受ける。隣
接内側フラツプとの連結は端リンク５７，５８お
よびそれらと関連するＵリンク５９，６１によつ
てなされる。
中央棒５１と端棒５７，５８を包含するベルク
ランク装置の働きを第３図と第４図に示す。第３
図では、フラツプ１８は閉位置にあり、そして内
側シール１９は両フラツプ間の中央にあり、両側
において両フラツプと最大限度重なり合つてい
る。ベルクランクは引込み位置にあり、内側シー
ル１９を両フラツプに対して横方向に動かないよ
うに保持し、そして従節と軌道の組合せはフラツ
プに対する内側シールの軸方向位置を固定する。
フラツプが前述のように作動器２１の作動によつ
て開くにつれ、中央棒５１は時計方向に回り始め
てベルクランク機構を第４図に示す全開位置まで
延ばす。同時に従節端４６，４７は軌道４８，４
９内を滑動し得、かくてフラツプ相互の離れを許
容すると同時にフラツプに対する内側シールの軸
方向位置を固定する。第３図と第４図を参照すれ
ばわかるように、中央棒５１は実質的にその中心
点において枢着され、そして端リンク５７，５８
は長さが実質的に等しくそして常に平行関係を保
つて延在する。フラツプとシールが前方軸線を中
心として回転する時の前方リンク５７の運動弧と
後方リンク５８の運動弧の差を考慮し、この差を
許容し且つ荷重のバランスをとるためにリンクの
長さを適当に増減することが望ましいと判明し
た。例えば、上述の理由により、中央棒の前方部
分（リンク５７に連結された部分）をその後方部
分よりわずかに短くすることが望ましい。同様
に、同じ理由により、リンク５７をリンク５８よ
りわずかに短くすることが望ましい。
第２図からわかるように、端リンク５７のＵリ
ンク５２との連結は正確な整列状態になく、事実
上、端リンク５７の中心線はフラツプが開くにつ
れて移動する。従つて、端リンクと中央棒との間
にユニボール等のような３次元的にたわみ得る連
結部を設けることが望ましい。
以上、本発明の好適実施例を説明したが、本発
明はその基本概念を逸脱しない限り他のいかなる
実施態様をも取り得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適実施例を組込んだジエツ
トエンジン排気ノズルの斜視図、第２図は本発明
の好適実施例によるベルクランク部を示す排気ノ
ズルの部分背面図、第３図はノズル閉位置におけ
るベルクランク部を示す部分平面図、第４図はノ
ズル開位置におけるベルクランク部を示す部分平
面図、第５図は本発明の好適実施例を組込んだノ
ズルの部分縦断面図である。 １８……末広フラツプ、１９……内側シール、
４４……従節、４８，４９……軌道、５１……中
央棒、５７，５８……端棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の周方向に相隔たる弧状形状の可動フラ
    ツプと、該フラツプ間に介在しそして各対の隣合
    うフラツプに重なつてフラツプ移動径路上の隣合
    うフラツプの端部間に生ずる開口部を密封するシ
    ール部材とを有する航空機エンジン可変排気ノズ
    ル用のリンク機構において、 隣合うフラツプの端部間で半径方向保護のため
    の各々の前記シール部材の周方向中心に固定され
    た支柱手段４３と、ほぼ中心で該支柱手段に枢着
    された細長い中央棒手段５１と、各々一端が該中
    央棒手段の対応する端部５２，５３に枢着し、他
    端が隣合うフラツプの端部５９，６１に枢着し
    て、フラツプの移動によつて前記中央棒手段と前
    記１対の端棒５７，５８が回転して、前記シール
    部材を、フラツプ移動径路上の隣合うフラツプの
    端部間に生ずる開口部内の中央位置に保つ一対の
    端棒５７，５８とを含むリンク機構。 ２ 前記端棒の長さが実質的に等しい特許請求の
    範囲第１項記載のリンク機構。 ３ 両端棒のフラツプ連結端が軸方向に相離れて
    いる特許請求の範囲第１項記載のリンク機構。 ４ 前記フラツプが全開時に前記中央棒がノズル
    軸線に対して鋭角をなすように該中央棒を配置し
    た特許請求の範囲第１項記載のリンク機構。 ５ ノズル全閉時に前記中央棒がノズル軸線に対
    して鋭角をなすように該中央棒を配置した特許請
    求の範囲第１項記載のリンク機構。 ６ 前記シールを前記フラツプの半径方向内側に
    配置した特許請求の範囲第１項記載のリンク機
    構。 ７ 前記端棒と前記中央棒を前記シールの半径方
    向外側に配置した特許請求の範囲第１項記載のリ
    ンク機構。 ８ 複数の周方向に相隔たる弧状形状の可動フラ
    ツプと、該フラツプ間に介在しそして各対の隣合
    うフラツプに重なつてフラツプ移動径路上の隣合
    うフラツプの端部間に生ずる開口部を密封するシ
    ール部材とを有する航空機エンジン可変排気ノズ
    ル用のリンク機構において、 隣合うフラツプの端部間で半径方向保護のため
    の各々の前記シール部材の周方向中心に固定され
    た支柱手段４３と、ほぼ中心で該支柱手段に枢着
    された細長い中央棒手段５１と、各々一端が中央
    棒手段の対応する端部５２，５３に枢着し、他端
    が隣合うフラツプの端部５９，６１に枢着して、
    フラツプの移動によつて前記中央棒手段と前記１
    対の端棒５７，５８が回転して、前記シール部材
    を、フラツプ移動径路上の隣合うフラツプの端部
    間に生ずる開口部内の中央位置に保つ一対の端棒
    ５７，５８と、前記シール部材並びに前記隣合う
    フラツプに関連して、前記フラツプに対する前記
    シールの軸方向移動を防止する手段とを含むリン
    ク機構。 ９ 前記防止手段が前記フラツプに設けた軌道手
    段４８，４９と前記シールから突出し該軌道手段
    に係合する関連従節４６，４７とから成る特許請
    求の範囲第８項記載のリンク機構。
JP4134978A 1977-07-11 1978-04-10 Sealing device of exhasut nozzle flap Granted JPS5419005A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/814,567 US4128208A (en) 1977-07-11 1977-07-11 Exhaust nozzle flap seal arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5419005A JPS5419005A (en) 1979-02-13
JPS6125902B2 true JPS6125902B2 (ja) 1986-06-18

Family

ID=25215452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4134978A Granted JPS5419005A (en) 1977-07-11 1978-04-10 Sealing device of exhasut nozzle flap

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4128208A (ja)
JP (1) JPS5419005A (ja)
AU (1) AU3392178A (ja)
DE (1) DE2815259A1 (ja)
FR (1) FR2397533A1 (ja)
GB (1) GB1550040A (ja)
IL (1) IL54186A (ja)
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