(57)【要約】【課題】エンジンへの鳥等の異物の混入を適切に防止することができるＦＯＤ防止装置を提供する。【解決手段】  ＦＯＤ防止装置１は、エンジン３の前側に配置されたフィルタ部６と、エンジン３とフィルタ部６との間に配置された吸気バイパス通路形成部７と、フィルタ部６を駆動する駆動ユニット８と、制御ユニット１２とを備えている。フィルタ部６は、２本のワイヤが十字状に張られたリング状のスクリーン１３Ａ〜１３Ｄで構成されている。スクリーン１３Ａは固定であり、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄは、駆動ユニット８により独立に回転可能となっている。制御ユニット１２は、機体２の飛行高度を読み込み、地上からの機体２の高さが所定値Ｈ以上であると判断すると、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄを閉じた状態から開いた状態に変更するように駆動ユニット８を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のエンジンへの異物吸入による前記エンジンの損傷を防止するためのＦＯＤ防止装置であって、
前記エンジンの空気吸い込み側に配置されたフィルタ部と、
前記航空機の高度の情報を取得する高度取得手段と、
前記高度取得手段により取得された前記航空機の高度に応じて前記フィルタ部の目の細かさを変更するフィルタ特性変更手段とを備えることを特徴とするＦＯＤ防止装置。
【請求項２】
前記フィルタ部は、クロス状に配置された少なくとも２本の線状体を有する複数のスクリーンで構成されており、
前記フィルタ特性変更手段は、前記航空機の高度に応じて前記各スクリーンの回転量を変えることで前記フィルタ部の目の細かさを変更することを特徴とする請求項１記載のＦＯＤ防止装置。
【請求項３】
前記エンジンと前記フィルタ部との間に配置された吸気バイパス通路と、
前記エンジンへの吸気圧力を検出する吸気圧検出手段と、
前記吸気圧検出手段により検出された前記エンジンへの吸気圧力に応じて前記吸気バイパス通路の開閉を切り換える開閉切換手段とを更に備えることを特徴とする請求項１または２記載のＦＯＤ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機のエンジンへの異物吸入によるエンジンの損傷を防止するためのＦＯＤ（Foreign Object Damage）防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＦＯＤ防止装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、航空機のジェットエンジンのコーンカバーに複数の同心円ゾーンを設け、各同心円ゾーンに異なる色彩の着色を施し、コーンカバーの回転時に各同心円ゾーンの色彩の残像効果により瞬き状態を呈するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１−１０１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、あくまで視覚的に鳥を威嚇するだけであるため、バードストライク（航空機への鳥の衝突）を適切に防止することが困難であり、エンジンへの鳥の混入が避けられない場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、エンジンへの鳥等の異物の混入を適切に防止することができるＦＯＤ防止装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、航空機のエンジンへの異物吸入によるエンジンの損傷を防止するためのＦＯＤ防止装置であって、エンジンの空気吸い込み側に配置されたフィルタ部と、航空機の高度の情報を取得する高度取得手段と、高度取得手段により取得された航空機の高度に応じてフィルタ部の目の細かさを変更するフィルタ特性変更手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
航空機のエンジンへの鳥の混入は、地上からの高度が低い空域で起こりやすい。そこで、航空機の高度の情報を取得し、その高度に応じてフィルタ部の目の細かさを変更する。具体的には、航空機の高度が所定値よりも低いときは、フィルタ部の目を細かくすることにより、鳥等の異物がフィルタ部を通りにくくなるため、エンジンへの異物の混入を適切に防止することができる。一方、航空機の高度が所定値よりも高いときは、フィルタ部の目を粗くすることにより、エンジンに対する吸気抵抗を小さくすることができる。
【０００８】
好ましくは、フィルタ部は、クロス状に配置された少なくとも２本の線状体を有する複数のスクリーンで構成されており、フィルタ特性変更手段は、航空機の高度に応じて各スクリーンの回転量を変えることでフィルタ部の目の細かさを変更する。
【０００９】
この場合、航空機の高度が所定値よりも高いときは、例えば各スクリーンの線状体を重ね合わせた状態にすることで、フィルタ部の目を粗くし、航空機の高度が所定値よりも低いときは、各スクリーンの線状体を重ね合わせた状態から各スクリーンを異なる回転量で回転させることで、フィルタ部の目を細かくする。このように複数のスクリーンを使用することにより、フィルタ部の目の細かさを容易に変更することができる。
【００１０】
また、好ましくは、エンジンとフィルタ部との間に配置された吸気バイパス通路と、エンジンへの吸気圧力を検出する吸気圧検出手段と、吸気圧検出手段により検出されたエンジンへの吸気圧力に応じて吸気バイパス通路の開閉を切り換える開閉切換手段とを更に備える。
【００１１】
この場合には、例えば万が一多量の異物によってフィルタ部が塞がり、エンジンへの吸気圧力が所定値よりも低下したときは、エンジンとフィルタ部との間に配置された吸気バイパス通路を開くようにすることにより、空気が吸気バイパス通路を通ってエンジンに吸入されるため、エンジンへの吸気量を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エンジンへの鳥等の異物の混入を適切に防止することができる。これにより、航空機の燃費悪化等を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わるＦＯＤ防止装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示したフィルタ部の構造及びスクリーンの開閉状態を示す図である。
【図３】図１に示した駆動ユニットの構造の一例を示す図である。
【図４】図３に示したセクタの回転量と各スクリーンの回転量との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示した駆動ユニットの構造の他の例を示す図である。
【図６】図１に示した吸気バイパス通路形成部の構造の一例を示す図である。
【図７】図１に示した制御ユニットにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わるＦＯＤ防止装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わるＦＯＤ防止装置の一実施形態を示す概略図である。同図において、本実施形態のＦＯＤ（Foreign Object Damage）防止装置１は、主として鳥が航空機のエンジンに混入することによるエンジンの損傷を防止するための装置である。
【００１６】
ＦＯＤ防止装置１が搭載される機体２は、ガスタービンエンジン３及びファン４を格納したナセル５を備えている。ＦＯＤ防止装置１は、ナセル５内におけるエンジン３の前側（空気吸い込み口側）に配置されたフィルタ部６と、ナセル５内におけるエンジン３とフィルタ部６との間に配置された吸気バイパス通路形成部７とを備えている。
【００１７】
また、ＦＯＤ防止装置１は、フィルタ部６を駆動する駆動ユニット８と、鳥等の飛行物体を検知する物体検知センサ９と、機体２の飛行速度を計測する速度計１０（例えばピトー管）と、吸気バイパス通路形成部７とファン４との間の空間の圧力（吸気圧力）を計測する圧力計（吸気圧検出手段）１１と、機体２の各部の制御を行う制御ユニット１２とを備えている。
【００１８】
制御ユニット１２は、物体検知センサ９、速度計１０及び圧力計１１の出力信号を入力し、更に機体２の飛行高度、エンジンデータ及び大気条件等の情報を読み込んで、所定の処理を行い、エンジン３や駆動ユニット８、吸気バイパス通路形成部７を制御する機能を有している。この制御ユニット１２の制御処理については、後で詳述する。
【００１９】
フィルタ部６は、図１及び図２に示すように、ナセル５の軸方向に並んで配置されたリング状のスクリーン１３Ａ〜１３Ｄで構成されている。スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの内側には、２本の高強度のワイヤ１４が十字状に張られている。なお、ワイヤ１４の代わりに、薄い板状のビームをスクリーン１３Ａ〜１３Ｄの内側に張っても良い。
【００２０】
このようなフィルタ部６において、最も前側のスクリーン１３Ａは固定（非回転）であり、他のスクリーン１３Ｂ〜１３Ｄは、駆動ユニット８により独立に回転可能となっている。このため、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの位相をずらすことで、フィルタ部６の目の細かさを変更することができる（図２参照）。
【００２１】
駆動ユニット８の構造の一例を図３に示す。同図において、駆動ユニット８は、半径の異なるセクタ１５Ｂ〜１５Ｄを有している。これらのセクタ１５Ｂ〜１５Ｄは、制御ユニット１２により制御される駆動モータ１６（ステッパーモータ等）の出力軸と連結されている。セクタ１５Ｂ〜１５Ｄとスクリーン１３Ｂ〜１３Ｄとは、ケーブル１７（例えばプッシュプルケーブル）でそれぞれ接続されている。セクタ１５Ｂ〜１５Ｄの半径を変えることにより、図４に示すように、セクタ１５Ｂ〜１５Ｄの回転角度（回転量）が同じでも、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄの回転角度を変えることができる。
【００２２】
このとき、駆動ユニット８は、セクタ１５Ｂ〜１５Ｄを所定角度だけ回転させると、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄの回転角度が等間隔で変化するように構成されている。例えばスクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４が重なり合った状態（スクリーン１３Ａ〜１３Ｄが開いた状態）では、隣り合う各ワイヤ１４間の角度が９０度となり（図２の左図参照）、フィルタ部６の目が最も粗くなる。
【００２３】
スクリーン１３Ａ〜１３Ｄが開いた状態から、セクタ１５Ｂ〜１５Ｄを所定角度だけ回転させたときに、前から２段目に位置するスクリーン１３Ｂが２２．５度だけ回転し、前から３段目に位置するスクリーン１３Ｃが４５度だけ回転し、前から４段目（最も後側）に位置するスクリーン１３Ｄが６７．５度だけ回転すると、隣り合う各ワイヤ１４間の角度は全て２２．５度と均等になる（図２の右図参照）。この状態は、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄが閉じた状態であり、フィルタ部６の目が最も細かくなる状態である。
【００２４】
なお、１つのスクリーンに張られるワイヤまたはビームの本数及びスクリーンの枚数は、特に上記のものに限定されるものではなく、飛行物体の大きさやエンジンサイズ等により決められる。
【００２５】
駆動ユニット８の構造の他の例を図５に示す。同図において、駆動ユニット８は、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄの外周側に配置された３つの空気シリンダ１８を有し、各空気シリンダ１８内には、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄと連結されたピストン１９が配置されている。各空気シリンダ１８の両端側には、圧縮空気が流れる空気通路２０，２１が接続され、これらの空気通路２０，２１には、圧縮空気が流れる方向を切り換える通路切換弁２２，２３が設けられている。圧縮空気としては、例えばエンジン圧縮機からの高圧空気を用いる。通路切換弁２２，２３は、例えば電磁式の３方弁であり、制御ユニット１２により制御される。
【００２６】
このような駆動ユニット８において、通路切換弁２２が空気導入側位置に切り換えられ、通路切換弁２３が空気排出側位置に切り換えられると、圧縮空気が空気通路２０を通って空気シリンダ１８に導入されることで、ピストン１９が空気通路２１側に移動し、これに伴ってスクリーン１３Ｂ〜１３Ｄがピストン１９と一体に回転するようになる。このとき、ピストン１９が動くストロークをスクリーン１３Ｂ〜１３Ｄ毎に異ならせることにより、スクリーン１３Ｂ〜１３Ｄの回転角度（回転量）を変えることができる。
【００２７】
図６は、上記の吸気バイパス通路形成部７の構造の一例を示す概略図である。同図において、吸気バイパス通路形成部７は、駆動モータ２４により回転駆動されるリング２５と、このリング２５の内側に周方向にわたって配置された複数のバイパス通路開閉弁２６とを有している。駆動モータ２４は、制御ユニット１２によって制御される。バイパス通路開閉弁２６は、固定プレート２７と、この固定プレート２７に軸部２８を介して回動可能に取り付けられた可動プレート２９とを有している。軸部２８には、リング状のドリブンギア３０が設けられている。リング２５における各軸部２８に対応する複数の箇所には、ドリブンギア３０と噛み合うラック状のドライブギア３１が取り付けられている。
【００２８】
図６（ａ）に示す状態では、各バイパス通路開閉弁２６が閉じている。この状態から、駆動モータ２４によりリング２５を時計回りに回転させると、図６（ｂ）に示すように、ドライブギア３１及びドリブンギア３０の噛み合い動作によって各バイパス通路開閉弁２６の可動プレート２９が回動し、複数の吸気バイパス通路３２が形成されるようになる。すると、エンジン吸入用の空気がナセル５の外側から吸気バイパス通路３２を通ってスクリーン１３Ａ〜１３Ｄとエンジン３との間に取り込まれる。
【００２９】
なお、地上での整備や点検等のサービスのために、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの開閉や吸気バイパス通路３２の開閉は、手動操作でも行えるようになっている。
【００３０】
図７は、上記の制御ユニット１２により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず各種エンジン・パラメータのセット、大気条件や空港所在地の高度等の読み込みを行う（手順Ｓ１０１）。
【００３１】
続いて、各バイパス通路開閉弁２６（吸気バイパス通路３２）を閉じるように駆動モータ２４を制御する（手順Ｓ１０２）。そして、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４間の角度（隙間）を最小とする（スクリーン１３Ａ〜１３Ｄを閉じる）ように駆動ユニット８を制御する（手順Ｓ１０３）。その後、エンジン３をスタートさせるように制御する（手順Ｓ１０４）。
【００３２】
続いて、機体２の飛行高度を読み込み（手順Ｓ１０５）、地上からの機体２の高さが所定値Ｈ以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０６）。地上からの機体２の高さは、空港所在地の高度と機体２の飛行高度とから算出する。地上からの機体２の高さが所定値Ｈ以上でないときは、手順Ｓ１０５に戻る。
【００３３】
地上からの機体２の高さが所定値Ｈ以上であるときは、物体検知センサ９の検出信号に基づいて飛行物体が存在するかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。飛行物体が存在するときは、圧力計１１の検出信号に基づいて、大気圧とエンジン３への吸気圧力との差圧ΔＰが所定値Ｐ以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０８）。大気圧と吸気圧力との差圧ΔＰが所定値Ｐ以上でないときは、手順Ｓ１０７に戻る。
【００３４】
大気圧と吸気圧力との差圧ΔＰが所定値Ｐ以上であるときは、各バイパス通路開閉弁２６（吸気バイパス通路３２）を開くように駆動モータ２４を制御し（手順Ｓ１０９）、手順Ｓ１０５に戻る。
【００３５】
手順Ｓ１０７で飛行物体が存在しないと判断されたときは、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４間の角度（隙間）を最大とする（スクリーン１３Ａ〜１３Ｄを開く）ように駆動ユニット８を制御し（手順Ｓ１１０）、手順Ｓ１０５に戻る。
【００３６】
以上において、制御ユニット１２の手順Ｓ１０５は、航空機の高度の情報を取得する高度取得手段を構成する。制御ユニット１２の手順Ｓ１０３，Ｓ１０６，Ｓ１１０と駆動ユニット８とは、高度取得手段により取得された航空機の高度に応じてフィルタ部６の目の細かさを変更するフィルタ特性変更手段を構成する。制御ユニット１２の手順Ｓ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１０９と吸気バイパス通路形成部７とは、吸気圧検出手段１１により検出されたエンジン３への吸気圧力に応じて吸気バイパス通路３２の開閉を切り換える開閉切換手段を構成する。
【００３７】
ところで、一般に鳥は地上から比較的低い高度を移動するので、特に地上を含む低い空域において航空機のエンジンへの鳥の吸い込みといったバードストライクが発生しやすくなる。
【００３８】
これに対し本実施形態では、地上からの機体２の高さが所定値Ｈよりも低いときは、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４間の隙間を最小に狭めた状態に維持しておくので、鳥はスクリーン１３Ａ〜１３Ｄを通りにくくなる。これにより、例えば機体２が離着陸する際に、エンジン３への鳥の吸い込みの発生を防止することができる。
【００３９】
また、地上からの機体２の高さが所定値Ｈ以上となり、しかも飛行物体が存在しないときは、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４間の隙間を最大にするので、エンジン３に対する吸気抵抗が最小になる。これにより、エンジン３の出力低下や燃費悪化を抑えることができる。
【００４０】
さらに、多量の鳥等がフィルタ部６に吸い込まれてフィルタ部６の前面が閉塞されることで、大気圧とエンジンへの吸気圧力との差圧ΔＰが所定値Ｐ以上になると、吸気バイパス通路３２を開くので、空気が吸気バイパス通路３２を通ってエンジン３に吸入されるようになる。これにより、エンジン３への吸気量の低下が抑えられるため、エンジン３の出力低下を防止することができる。
【００４１】
なお、航空機が高高度を飛行している場合でも、万が一飛行物体を検知したときは、飛行物体によるフィルタ部６の前面の閉塞を生じにくくするために、スクリーン１３Ａ〜１３Ｄの各ワイヤ１４間の隙間を最小となるように調整しても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１…ＦＯＤ防止装置、３…エンジン、６…フィルタ部、７…吸気バイパス通路形成部（開閉切換手段）、８…駆動ユニット（フィルタ特性変更手段）、１１…圧力計（吸気圧検出手段）、１２…制御ユニット（高度取得手段、フィルタ特性変更手段、開閉切換手段）、１３Ａ〜１３Ｄ…スクリーン、１４…ワイヤ（線状体）、３２…吸気バイパス通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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