JPS5914613B2 - 航空機搭載ガスタ−ビンエンジンの異物吸入防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、航空機に搭載されているガスタービンエン
ジンが、機体の地上姿勢において地表面の異物を吸入す
ることを防止する手段に関するもので、特に、離陸のた
めエンジンの全速運転時においてエンジン効率を少しも
阻害しないで、しかも異物吸入防止の効果が的確であり
、かつ飛行中においては機体抵抗増大等の悪影響のない
手段を提供することを目的とする。

前記した異物吸入防止の手段が、同時に搭乗員の乗降用
ステップ手段として兼帯されることにより、独立したス
テップ装置の設置を省略′させ、機体重量の軽減をはか
るこきも本発明の目的の一つである。

航空機に搭載されたガスタービンエンジンは、大量の空
気を吸入するため、離陸前、離陸のため地上走行中、ま
たは着陸時において、吸入気とともに地表面の異物を吸
込むことがしばしばあり、そのため、エンジンの破損そ
の他、重大な悪影響がある。

従来、航空機搭載のガスタービンエンジンに対する異物
吸入防止手段としては、特に飛行中の氷塊吸込防止に対
応するものとして。

必要な場合、空気取入の流路を側方に変更するなどの対
策が提案されている。

このような対策も地表面から吸入した異物をエンジンに
吸込ませない手段として一応有効ではあるがエンジンの
空気吸入効率低下及び重量増加の弊害が著しい。

濾過網で空気取入口を防衛することは目づまりの欠点が
大きい。

また、地表面からの異物吸込み防止の対策として、取入
口付近から斜下方や斜後下方に噴気することにより、地
表面付近において発生するタラマキを妨害したり後方に
誘導する提案もなされているが、このタラマキ制御用の
噴流を発生するためのエンジン効率の低下が避けられな
い。

この発明者は、航空ガスタービンの異物吸入防止に関す
る上記のような技術水準にかんがみ、地上からの異物の
吸入を一層確実に防止できる手段を研究開発したもので
、以下、添付図面を参照してこの発明を説明する。

まず、現象面からいえば、航空機が地上姿勢においてエ
ンジン運転中、第１図に示すタラマキ気流４が発生し、
これによって、地表面１にたまたま存在する小石その他
の異物が斜上がって空気取入口２から吸込まれる。

このような現象は、既によく知られているところである
。

しかし、本発明者が上記の現象をよく観察し、かつ風洞
実験を繰返した結果、つぎのことか明らかになった。

即ち、第２図を参照し、エンジンの運転によってナセル
２前面の空気取入口２′から大量の空気がいきおいよく
吸込まれているものとする。

この場合の流線は、および図示のようなものであって、
地表面１付近からも空気を吸上げているが、地表付近で
の気流速度も小さく、また、気流のヨドミ線ぎが地表面
１と交わるところには、エネルギー的に不安定なヨドミ
点３が存在するこきも認められる。

しかしながら、それのみではまだ、地表面１に存在する
小石等の異物が気流に伴われて空気取入口２に達するよ
うなことはない。

空気取入口２′の下方のこのような状態は一種の過臨界
状態であって、この環境に乱れ成分をもつ自然風が加わ
ると、これが引き金となって過臨界状態がくずれ、たち
まち第１図のタラマキ気流４が発生するのである。

上記にいう、乱れ成分をもつ自然風は、天然現象として
存在するもののほか、乱れのない自然風が他の航空機の
排気、付近を通行中の自動車、人員などの移動によって
乱される場合や、機体が格納庫等、建物の角を通過する
際にも発生する。

上記したように、タラマキ気流４は、■空気取入口から
空気が大量かつ高速で吸込まれている、■乱れ成分をも
つ自然風が存在する、という２条件が充たされた場合に
発生するのであるが、タラマキ気流４の発生のきっかけ
は、地表面に発生する小さいウズであり、それが上方に
伸びるにつれて強力化するのである。

この場合、初期の小さいウズはエネルギーも小さく、風
洞実験の結果、地表面に比較的近いところに、例えば平
板のような障害体を地表面１にほぼ平行に設置すること
により、前記したヨドミ線３′は中間で遮断され、この
遮断によりヨドミ点３の発生条件が失われ、その結果タ
ラマキ気流４の発生が阻止されるのである。

第３図の符号５で示した物体は、このような平板の障害
体である。

障害体５の形状は図示のような平板状のもので充分であ
るが、必ずしも完全な平板でなくともよく、実質的に平
板と同様な広がりをもつほぼ平板状のものであればよい
。

また、これを設置する位置は、空気取入口２′の充分下
刃であって、空気取入口２′の直下よりやや後方から前
方にかけて地表面１にほぼ平行に広がっていることがの
ぞましい。

この発明によれば、前記した障害体５は、機体外形の一
部をなす面をもち、地表面１にほぼ平行であるとともに
、機体に引上げ可能に取付けられていることが必要であ
るほか、その機体への引上げ時において、機体外形の一
部をなす障害体５の前記面によって機体外形が完成され
なければならない。

第４図に示したのは、ボッドタイプのエンジン十セル２
に取付けた一実施例で、ナセル２の底部外板の一部を切
取ったような、やや平板状の障害体５をリンク装置６で
吊り下げ、離陸後は油圧シリンダー７によって引上げる
ことにより、障害体５の底面が、ナセル２の一部となり
、機体外形を完成するように構成されている。

第５図に示したのは、単発機において、障害体５が降着
装置８の引込脚８′とリンク機構により結合されている
実施例で、降着装置８が想像線で描いたように機体内に
引込められたとき、障害体５は降着装置の扉９となって
扉口が閉鎖されるように構成されている。

もちろん、扉９の外面は機体外形の一部を形成している
。

第６図に示したのは、双発機において、障害体５を空気
取入口１の下方へと、胴体から斜側方に突出垂下させる
ようにした実施例で、障害体５は搭乗員が乗降する際の
ステップに兼帯させである。

障害体５は胴体に引込まれると、その底面は胴体の外形
の一部を形成する。

上記した各側のエンジンは、それぞれ単吸気口のもので
あるが、吸気口が複数の場合はそれらの吸気口に対応し
て障害体を設ける。

このようにして、航空機搭載のガスタービンエンジンが
地表面から異物を吸入することの対策としての既知の技
術が、エンジンの効率を低下させ、またはこの目的に対
しては実質的に無力であるなどの大きい欠点を有するの
に反し、この発明によれば、簡単な板状の障害体を引上
げ可能に空気吸入口の下方に設置するだけで、異物吸入
の最初の原因であるタラマキ流の発生を阻止できるので
、防止効果が極めて的確である。

しかも、このような障害体は、空気吸入口から充分に離
れた位置に設けるのがよいので、吸気効率への影響はほ
とんどないし、この装置の使用時における機体抵抗の増
加にしても、この装置の使用時と一致する降着装置下げ
時の機体抵抗全体と較べれば、悪影響が無視できる程度
に充分に小さい。

さらに、前記した各実施例からも明らかなように、リン
ク装置などこの装置の駆動機構は、飛行時には機体に引
込み可能に構成することが容易であるから、航空性能に
及ぼす悪影響も皆無である。

【図面の簡単な説明】

第１図は異物吸入の原因となる空気力学的現象の説明図
、第２図はタラマキ気流発生前の過臨界状態の説明図、
第３図は障害体を設置した場合の現象の説明図、第４図
は、この発明にかかる装置の一実施例の斜視図、第５図
は同じく他の実施例の側面図、第６図は同じく第３の実
症例の斜視図である。 １は地表面、２はナセル、２′は空気取入口、３はヨド
ミ点、３′はヨドミ線、４はタラマキ気流、５は障害体
、６はリンク装置、７は油圧シリンダー、８は降着装置
、８′は引込膜、９は扉である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 航空機体に搭載したガスタービンエンジンの空気取
   入口２′と地表面１との間に、機体外形の一部をなす面
   をもつ板状の障害体５を地表面１にほぼ平行かつ機体に
   引上げ可能に取付けたことにより、空気取入口２′下方
   の地表面１における空気力学的よどみ点３の発生を防止
   するとともに、前記機体への引上げ時は、障害体５の前
   記した面により機体外形を完成させてなる航空機搭載ガ
   スタービンエンジンの異物吸入防止装置。 ２ 障害体５と降着装置８の引込脚８′とを連動装置で
   結合してなる特許請求の範囲１記載の航空機搭載ガスタ
   ービンエンジンの異物吸入防止装置。 ３ 障害体５を搭乗員乗降用ステップに兼帯させてなる
   特許請求の範囲１記載の航空機搭載ガスタービンエンジ
   ンの異物吸入防止装置。