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JPS6131295B2 - - Google Patents
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JPS6131295B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6131295B2
JPS6131295B2 JP53040426A JP4042678A JPS6131295B2 JP S6131295 B2 JPS6131295 B2 JP S6131295B2 JP 53040426 A JP53040426 A JP 53040426A JP 4042678 A JP4042678 A JP 4042678A JP S6131295 B2 JPS6131295 B2 JP S6131295B2
Authority
JP
Japan
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flap
nozzle
link
pivotally connected
tapered
Prior art date
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Expired
Application number
JP53040426A
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Inventor
Makukaadoru Junia Aasaa
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS5419004A publication Critical patent/JPS5419004A/ja
Publication of JPS6131295B2 publication Critical patent/JPS6131295B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • F02K1/1223—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps of two series of flaps, the upstream series having its flaps hinged at their upstream ends on a fixed structure and the downstream series having its flaps hinged at their upstream ends on the downstream ends of the flaps of the upstream series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンに関し、特に、
ガスタービンエンジン用可変排気ノズルに関する
ものである。
本発明は米国空軍省との契約またはその下請契
約に基いてなされたものである。
多目的航空機用のエンジンの場合、排気ノズル
の作動状態は飛行中にかなり変化する。航空機の
使用範囲全域にわたつて高性能を維持するために
は、排気ノズル形状が非常に複雑になるおそれが
あるが、重量、費用信頼性が増加することにな
る。
最新式の多目的航空機は、システム要件を満た
すために中細ノズル付きのエンジンを採用する。
中細ノズルはノズルのど（先細ノズルの下流端）
とノズル出口（末広フラツプの下流端）とにおけ
る面積が可変であるという特性をもつ。エンジン
の設計サイクルに対して、ノズルを最適ののど面
積対出口面積比に維持することが理想である。さ
らに、ノズルののど面積と出口面積の関係は低亜
音速および高超音速の両飛行状態において、低い
後置体抗力（afterbody drag，ノズル構造の風抵
抗を示しながら効率の良い制御をもたらす必要が
ある。
従来の一方策はのど面積と出口面積の比が一定
となるようにノズルを設計することであつた。
（例えば、先細部と末広部を一体とした場合がそ
うである。）しかし、先細部と末広部を一体にす
ると、エンジンの初期サイクルに対してノズルが
最適でなくなり、またエンジンの開発中及び開発
後の種々のエンジン仕様の変更を許容する適応性
が制限されることが判明している。
従来の他の方策は末広フラツプと先細フラツプ
を、例えば、内外両側のノズルフラツプに作用す
る別々のカムによつて別々に作動することであつ
た。このようなノズルは面積比を最適にする適応
性を有しそしてサイクルと用途の要件の変化を許
容し得るが、装置の複雑さと重量と費用の点で不
利である。
従つて、本発明の目的は多目的航空機に適用さ
れる可変面積排気ノズルを提供することである。
本発明の他の目的はエンジン設計サイクルの全
域にわたつて有利なノズルのど対出口面積比を示
す可変面積排気ノズルを提供することである。
本発明の他の目的は、航空機エンジンにおい
て、多様なエンジンサイクルに適合するような面
積比の選定と調整に役立つ可変面積ノズルを設け
ることである。
本発明の他の目的は亜音速および高超音速飛行
状態のいずれにおいてもノズルのど対出口面積比
が有利であり且つ後置体抗力が低いような可変面
積排気ノズルを提供することである。
本発明の他の目的は、操作が簡単で、重量が少
なくそして製造が経済的な可変面積排気ノズルを
提供することである。
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、エ
ンジンの特定設計サイクルにほぼ最適なおど対出
口面積比を示すノズル構造体が設けられ、そして
サイクルおよび用途要件の変化が生じた時その変
化を許容するように前記面積比を調整する備えが
なされる。これは４本棒リンク機構によつて達成
される。このリンク機構は、先細フラツプと末広
フラツプのほか、排気ダクトから突出する剛性リ
ンクと、この剛性リンクと末広フラツプとを枢着
する圧縮リンクとから成る。このような機構の作
動は先細フラツプを回転するだけで達成され、こ
の回転に従つて末広フラツプと圧縮リンクが回転
する。排気ダクトに対する先細フラツプの回転は
カムとローラの機構によつて達成される。
本発明の他の態様によれば、ノズルの外側フラ
ツプが４本棒リンク機構に連結されており、従つ
て、その位置も先細フラツプの動きによつて変わ
る。外側フラツプの一端は剛性リンクに連結さ
れ、他端は並進自在枢着部によつて末広フラツプ
の下流端に連結されている。内側フラツプの位置
に対する外側フラツプの位置の変化によつて後置
体抗力は低く抑えられる。
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図と第２図には、エンジン排気ダクト１１
に取付けられ、そして内側シール１３付きの内側
フラツプ１２と外側シール１６付きの外側フラツ
プ１４とを備えた部分的に従来型構造のノズルに
組込まれた本発明を総括的に１０で示す。個々の
フラツプシールがいかに相関して総合的なノズル
機能を果たすかを理解するには、本発明の米国特
許出願と同時に米国で特許出願されたライアン
（E.W.Ryan）等の発明「排気ノズルフラツプシ
ール装置（Exhaust Nozzle Flap Seal
Arrangement）」を参照すればよい。簡単に述べ
ると、排気ノズル組立体は、のど１７と出口点１
８とにおいて可変である対称的な内側ノズル面積
を画成するように排気ダクト１１の下流端にヒン
ジ止めされた複数の周方向に相隔たるノズルフラ
ツプと、外側フラツプ１４よつて形成された対称
的な外側ノズルとを有する。ノズル面積は複数の
作動器２１によつて変えられ、これらの作動器は
ノズルフラツプの位置を第１図に示すような全閉
位置と第３図に示すような全開位置との間で選択
的に調整するよう設計される。フラツプ間の排気
漏れは、先細フラツプ２３と関連する先細シール
２２、末広フラツプ２６と関連する末広シール２
４、および外側フラツプ１４と関連する外側シー
ル１６によつて防止される。
フアンとタービンからの高温排気を導く排気ダ
クト１１は、当業者に周知のようにダクト壁を冷
却するための排気ダクトライナ２７を具備する。
排気ダクト構造体１１から後方かつ外方へ剛性リ
ンクまたは環状構造体２８が突出し、溶接等によ
つて排気ダクト１１に取付けられている。環状構
造体２８には、複数の周方向離隔位置の複数の外
側ピボツト２９と内側ピボツト３１が取付けられ
ている。各対の内外ピボツトは単一のフラツプを
排気ノズルに回動自在に連結するようになつてい
る。外側ピボツト２９では、外側フラツプ１４の
前端がボルトのような適当な手段によつて回転自
在に止められ、内側ピボツト３１では先細フラツ
プ２３の前端が枢着されている。ノズルフラツプ
自体内における他の連結部として、先細フラツプ
２３の下流端と末広フラツプ２６の上流端との間
ののどジヨイント３２と、末広フラツプ２６の下
流端と外側フラツプ１４の下流端との間の出口ジ
ヨイント３３がある。出口ジヨイント３３は細長
いスロツト３４を有し、このスロツトは連結され
部材間の相対的な並進運動を回転運動とともに許
容する。フラツプ機構における他の連結部材とし
て圧縮リンク３６が存し、その一端は外側ピボツ
ト２９に取付けられ、他端は末広フラツプ２６の
外側構造体３８の中間点に設けた圧縮ピボツト３
７に取付けられている。後述するように、圧縮リ
ンクは末広フラツプ２６と外側フラツプ１４の動
きを制御するように作用する。
第１図と第３図を参照すればわかるように、先
細フラツプ２３の外側構造体３９は補強され且つ
わん曲状に形成されて凸形カム従動面４１を有す
る。このカム従動面上に施力要素を選択的に動か
すことによつて、各フラツプが所望の仕方で動か
され、後述のようにノズルの排気面積を変える。
第１図と第２図を参照するに、作動器２１は液圧
ピストン４２を有し、このピストンの先端にはブ
ラケツト４３が連結され、当業者に周知の態様で
作動環４４に取付けられている。各作動器２１は
前述の米国特許出願に明示された態様でリング構
造体２８に装着された１対の連結棒４５によつて
支持されている。液圧ピストン４２を前後方向に
動かすと作動環４４も前後方向に移動する。作動
環４４が移動するにつれ、それと関連するカムロ
ーラ４６がカム従動面４１およびそれと関連する
先細フラツプ２３を半径方向に動かし、この動き
に応じて末広フラツプ２３と外側フラツプ１４と
圧縮リンク３６も回動する。
第４図はカム機構を詳細に示す。この機構は、
液圧ピストン４２から突出するブラケツト４３
と、複数のころ軸受４８によつて共通軸４７に装
着された１対の相隔たるカムローラ４６とを包含
する。カムローラ４６は先細部外側構造体３９の
カム従動面４１に乗つている。外側構造体３９は
軸方向チヤネル５１を画成する１対の相隔たる支
柱４９を有する。カムローラ４６がカム従動面４
１から浮揚することを防ぐため、１対の斜面付き
ローラ５２，５３がそれぞれの支柱５４，５６か
ら下方に延在し、従つて、両ローラの斜面が図示
のようにカム従動面４１の下側と係合する。この
ようにして、ローラ機構はカム従動面４１から上
方に動かないようにされる。
次に作動に関して説明する。作動器ピストン４
２が後退または前進位置にある時、作動環４４と
カムローラ４６は第１図に示す位置にある。
この位置において、排気ノズルフラツプは全閉
位置にあり、そして点１７と関連するノズルのど
面積Ａ８および点１８との関連する出口面積Ａ９
は最小であるかまたは最小に近い。図に見られる
ように、出口面積Ａ９はのど面積Ａ８よりわずか
に少なく先細ノズル形状を呈する。特定のエンジ
ンサイクル要件に対してこの形状が異なり得るこ
とは理解されよう。例えば、全閉位置では前記形
状は中細ノズルの形を取り得る。
液圧ピストン４２が後方に突出するにつれて、
作動環４４は後方に並進しそしてローラ４６はカ
ム従動面４１上を後方に移動する。これによつて
先細フラツプ２３はピボツト３１の周りを回転し
てもつと開いた位置に達する。同時に、のどジヨ
イント３２は外方に動き、圧縮ピボツト３７は外
側ピボツト２９を中心として回転する。出口ジヨ
イント３３の位置、末広フラツプ２６と外側フラ
ツプ１４の位置は、主として圧縮リンク３６によ
つて決定されるリンク機構の特性に依存する。す
なわち、圧縮リンク３６の長さと末広フラツプ外
側構造体３８上の圧縮ピボツト３７の位置に基づ
いて、末広フラツプ２６と外側フラツプ１４は所
望のスケジユールに従つて内方または外方に動か
され得る。圧縮リンク３６の長さまたはそれが末
広フラツプ外側構造体３８と連結する点を変更す
ることによつてスケジユールが変えられる。これ
らの変数を適切に選択することによつて、特定の
エンジンサイクルに対して所望のスケジユールを
得ることができる。その後のサイクル変更は前記
変数を更に変えることによつて可能となる。第５
図に見られるように、図示の代表的なスケジユー
ル曲線をどれでも得ることができるように構造を
改変することができる。曲線の基本的な形は決定
されているが、リングの長さと位置のどちらかま
たは両方を調整することによつて面積比スケジユ
ールのかなりの変更を比較的容易になすことがで
きる。圧縮リンクの長さは、一端を圧縮ピボツト
３７から一時的にはずし軸５８を圧縮リンクの本
体部分５９にねじ込む又は戻すことで調節でき
る。ナツト６１により、本体部分５９に対する軸
５８の位置を固定できる。
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図は本発明による可変排気ノズルフラツプ
の全閉状態を示す軸方向断面図、第２図は前記フ
ラツプと関連する作動器とシールの軸方向断面
図、第３図は全開位置にある前記フラツプの軸方
向断面図、第４図は第１図の線４―４に沿う横断
面図、第５図は本ノズル機構の幾つかの可能なノ
ズル面積比スケジユールを示すグラフである。 １２…内側フラツプ、１４…外側フラツプ、２
１…作動器、２３…先細フラツプ、２６…末広フ
ラツプ、２８…リンク（環状構造体）、３２…の
どジヨイント、３３…出口ジヨイント、３４…ス
ロツト、３６…圧縮リンク、４１…カム従動面、
４２…液圧ピストン、４４…作動環、４６…カム
ローラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ダクト１１に上流端が枢着された先細フ
    ラツプ２３と、上流端がこの先細フラツプの下流
    端に枢着３２された末広フラツプ２６とを有する
    可変面積ノズルにおいて、 (a) 前記排気ダクトの端部に固定されそして該ダ
    クトから外向きに延在する第１リンク２８と、 (b) １端が前記第１リンクに枢着されそして他端
    が、前記枢着部３２より下流の位置において前
    記末広フラツプに枢着３７された、長さを予め
    設定する手段６１を有する第２リンク３６と、 (c) 所定の方法でノズルののど対出口面積比を変
    更するため前記先細フラツプをその排気ダクト
    ピボツト３１を中心として回転するカム手段４
    １，４６とを包含するリンク機構を有する可変
    面積ノズル。 ２ 前記第２リンクが前記末広フラツプの両端の
    中間点に取付けられた特許請求の範囲第１項記載
    の可変面積ノズル。 ３ 排気ダクト１１に上流端が枢着された先細フ
    ラツプ２３と、上流端がこの先細フラツプの下流
    端に枢着３２された末広フラツプ２６と、上流端
    が第１リンクに枢着されそして下流端が前記末広
    フラツプに枢着された外側フラツプとを有する可
    変面積ノズルにおいて、 (a) 前記排気ダクトの端部に固定されそして該ダ
    クトから外向きに延在する第１リンク２８と、 (b) １端が前記第１リンクに枢着されそして他端
    が、前記枢着部３２より下流の位置において前
    記末広フラツプに枢着３７された、長さを予め
    設定する手段６１を有する第２リンク３６と、 (c) 所定の方法でノズルののど対出口面積比を変
    更するため前記先細フラツプをその排気ダクト
    ピボツト３１を中心として回転するカム手段４
    １，４６とを包含するリンク機構を有する可変
    面積ノズル。 ４ 前記外側フラツプが前記末広フラツプの下流
    端に取付けられた特許請求の範囲第３項記載の可
    変面積ノズル。 ５ 前記外側フラツプと前記末広フラツプの合着
    部に並進手段３３，３４を有する特許請求の範囲
    第３項記載の可変面積ノズル。 ６ エンジン排気ダクトから突出している可変面
    積排気ノズルにおいて使用される４本棒リンク機
    構であつて、 (a) 上流端が前記排気ダクト１１に枢着された先
    細ノズルフラツプ２３と、 (b) 上流端が前記先細ノズルフラツプの下流端に
    枢着３２された末広ノズルフラツプ２６と、 (c) 前記排気ダクトに固着されそして該ダクトか
    ら半径方向外向きに延在する固定リンク２８
    と、 (d) 一端が前記固定リンクに枢着されそして他端
    が、前記枢着部３２より下流の位置において前
    記末広ノズルフラツプに枢着３７された、長さ
    を設定する手段６１を有する圧縮リンク３６
    と、 (e) 所定の方法でノズルののど対出口面積比を変
    更するため前記先細ノズルフラツプをその排気
    ダクトピボツト３１を中心として回転するカム
    手段４１，４６とを包含する４本棒リンク機
    構。 ７ 前記先細ノズルフラツプの半径方向外側に弧
    状カム従節面４１となつている請求の範囲第６項
    記載の４本棒リンク機構。 ８ 前記弧状カム従動面が外向きに凸である特許
    請求の範囲第７項記載の４本棒リンク機構。 ９ 前記固定リンクが前記排気ノズルから後方に
    延在する特許請求の範囲第６項記載の４本棒リン
    ク機構。 １０ 前記圧縮リンクが前記末広ノズルフラツプ
    の上流端と下流端の中間点において該フラツプに
    枢着されている特許請求の範囲第６項記載の４本
    棒リンク機構。
JP4042678A 1977-07-11 1978-04-07 Exhaust nozzle that area can be baried Granted JPS5419004A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/814,568 US4176792A (en) 1977-07-11 1977-07-11 Variable area exhaust nozzle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5419004A JPS5419004A (en) 1979-02-13
JPS6131295B2 true JPS6131295B2 (ja) 1986-07-19

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ID=25215454

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JP4042678A Granted JPS5419004A (en) 1977-07-11 1978-04-07 Exhaust nozzle that area can be baried

Country Status (8)

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US (1) US4176792A (ja)
JP (1) JPS5419004A (ja)
AU (1) AU535208B2 (ja)
DE (1) DE2815573A1 (ja)
FR (1) FR2397534A1 (ja)
GB (1) GB1602773A (ja)
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