(57)【要約】【課題】  ＶＴＯＬ航空機に特に適したタービンエンジン（１０）を提供する。【解決手段】  タービンエンジンの中心部は、低圧（ＬＰ）スプール（１４）及び高圧（ＨＰ）スプール（１２）の二つのスプールを含み、ＬＰスプールがＨＰスプールに独立して別個に取り付けられている。モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ（５６）によって、及びエンジンへの燃料流によってエンジンの作動を変化させることができる。揚力モードの作動では、ＬＰスプール及びＨＰスプールの両方を作動するのに対し、前方飛行巡行作動モード中には、ＨＰスプール（１２）を作動し、ＬＰスプール（１４）は、飛行条件で必要とされる動力に応じて作動してもよいし作動しなくてもよい。ＨＰスプール（１２）だけを作動する場合には、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ（５６）及び入口流ダイバータバルブアッセンブリ（５８）を使用してＬＰスプール（１４）を遮断する。【選択図】  図２
2009504989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンにおいて、
高出力タービンシステムを含む低圧スプールアッセンブリと、
低出力タービンシステムを含む高圧スプールアッセンブリとを含み、
前記低圧スプールアッセンブリ及び前記高圧スプールアッセンブリは、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、
前記高出力タービンシステム及び前記低出力タービンシステムへの燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるためのモジュレーションダイバータバルブアッセンブリを含む、タービンエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリは低圧圧縮システムを含み、前記高圧スプールアッセンブリは高圧圧縮システムを含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム及び高圧圧縮システムに差し向けるための流れダイバータバルブアッセンブリを含む、タービンエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のタービンエンジンにおいて、
第１作動モードでは、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、第１の可変量の燃焼ガス流を前記高出力タービン段に差し向け、第２作動モードでは、第２の可変量の燃焼ガス流を前記低出力タービン段に差し向ける、タービンエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のタービンエンジンにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、前記エンジンが前記第１作動モードから前記第２作動モードに移行するとき、前記高出力タービンシステムへのガス流を減少し、最終的には全てのガス流を前記低出力タービンシステムに差し向ける、タービンエンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のタービンエンジンにおいて、
前記第１作動モードでは、流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、前記第２作動モードでは、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を低圧圧縮システムから遠ざける、タービンエンジン。
【請求項６】
請求項５に記載のタービンエンジンにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、２チャンネル流れ変向性能を持つ一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項７】
請求項５に記載のタービンエンジンにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項８】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、２チャンネル流れ変向性能を持つ一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項９】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項１０】
請求項７に記載のタービンエンジンにおいて、
前記流れダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項１１】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリは前記高圧スプールアッセンブリと同心には配向されていない、タービンエンジン。
【請求項１２】
請求項５に記載のタービンエンジンにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリは前記高圧スプールアッセンブリと同心には配向されていない、タービンエンジン。
【請求項１３】
請求項５に記載のタービンエンジンにおいて、更に、
前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器を含む、タービンエンジン。
【請求項１４】
請求項１３に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器は、前記高圧スプールアッセンブリに機械的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１５】
請求項１３に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器は、前記高圧スプールアッセンブリに空力学的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１６】
請求項１３に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器は、巡行ファン、プロップファン、又はプロペラのうちの少なくとも一つを含む、タービンエンジン。
【請求項１７】
請求項１５に記載のタービンエンジンにおいて、更に、
空気を前記低圧圧縮システムから前記高圧圧縮システムへを導くためのスクロールダクトと、
燃料を導入するため、前記スクロールダクトに設けられたインタークーラーとを含む、タービンエンジン。
【請求項１８】
タービンエンジンを持つクラフトにおいて、前記タービンエンジンは、
高出力タービンシステムを含む低圧スプールアッセンブリと、
低出力タービンシステムを含む高圧スプールアッセンブリとを含み、
前記低圧スプールアッセンブリ及び前記高圧スプールアッセンブリは、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、
前記高出力タービンシステム及び前記低出力タービンシステムへの燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるためのモジュレーションダイバータバルブアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項１９】
請求項１８に記載のクラフトにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリは低圧圧縮システムを含み、前記高圧スプールアッセンブリは高圧圧縮システムを含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム及び高圧圧縮システムに差し向けるための流れダイバータバルブアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項２０】
請求項１９に記載のクラフトにおいて、
前記高圧スプールアッセンブリは、自由に取り付けられた低出力タービンアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項２１】
請求項１９に記載のクラフトにおいて、
第１作動モードでは、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、第１の可変量の燃焼ガス流を前記高出力タービンシステムに差し向け、第２作動モードでは、第２の可変量の燃焼ガス流を前記低出力タービンシステムに差し向ける、クラフト。
【請求項２２】
請求項２１に記載のクラフトにおいて、
前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、前記エンジンが前記第１作動モードから前記第２作動モードに移行するとき、高出力タービンシステムへのガス流を減少し、最終的には全てのガス流を低出力タービンシステムに差し向ける、クラフト。
【請求項２３】
請求項２２に記載のクラフトにおいて、
前記第１作動モードでは、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、前記第２作動モードでは、前記流れバルブアッセンブリは、入口空気を前記低圧圧縮システムから遠ざける、クラフト。
【請求項２４】
請求項１８に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトはＶＴＯＬ航空機である、クラフト。
【請求項２５】
請求項１８に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトは、航空機、地上車輛、及び船舶からなる群から選択される、クラフト。
【請求項２６】
タービンエンジンにおいて、
低圧圧縮システム及び高出力タービンシステムを含む低圧スプールアッセンブリと、
高圧圧縮システム、燃焼器、及び低出力タービンシステムを含む高圧スプールアッセンブリとを含み、
前記低圧スプールアッセンブリ及び前記高圧スプールアッセンブリは、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、
前記高出力タービンシステム及び前記低出力タービンシステムへの燃焼ガス流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるためのモジュレーションダイバータバルブアッセンブリであって、高出力作動モードでは、第１の可変量の燃焼ガス流を前記高出力タービンシステムに差し向け、低出力作動モードでは、第２の可変量の燃焼ガス流を前記低出力タービン段に差し向ける、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリと、
入口空気流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて前記低圧圧縮システム及び前記高圧圧縮システムに差し向けるための、流れダイバータバルブアッセンブリであって、高出力作動モードでは、入口空気を低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、低出力作動モードでは、入口空気を低圧圧縮システムから遠ざける、流れダイバータバルブアッセンブリとを含む、タービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプターや垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機用のタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘリコプターや垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機の形体は、一般的には、飛行速度が３１４．８４ｋｍ／時（１７０ノット）に制限されているが、大きな貨物を持ち上げることができる。現在のチルトロータＶＴＯＬ航空機形体は、５５５．６ｋｍ／時（３００ノット）の中程度の飛行速度を持つけれども、ヘリコプターよりも載荷容量が小さい。従来の揚力ファンＶＴＯＬ航空機は、７４０．８ｋｍ／時（４００ノット）の高い飛行速度を持つけれども、載荷容量が更に小さくなる。揚力ファンＶＴＯＬ航空機は、更に、勝ち残ることができるけれども、元来、複雑で高価な推進システムを必要とする。かくして、低価格で、勝ち残ることができる航空機を可能にし、飛行速度が約５５５．６ｋｍ／時（３００ノット）と高く、ロイター速度(loiter speed)が２７７．８ｋｍ／時（１５０ノット）であり、一定の場所でホバリングする性能を持つ、ＶＴＯＬ航空機用のエンジンが必要とされている。
【０００３】
米国特許第４，２８６，４３０号には、低圧スプール、中間スプール、及び高圧スプールの三つのスプールを持つタービンエンジンが開示されている。高圧スプールは、軸線をずらして取り付けられており、代表的には、他のスプールに対して横方向である。吸気スクロールチューブが、中間スプールのコンプレッサーからの圧縮空気を高圧スプールアッセンブリに導くと同時に、排気スクロールチューブが高圧タービンアッセンブリからの排気を中圧タービンアッセンブリに導く。
【特許文献１】米国特許第４，２８６，４３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的には、本発明は、ＶＴＯＬ航空機に特に適したタービンエンジンに関する。タービンエンジンは、ＶＴＯＬ航空機以外の航空機、地上車輛、及び船舶を含む他の種類のクラフトに使用してもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様々な実施例では、タービンエンジンの中心部は、二つのスプール、即ち低圧（ＬＰ）スプール及び高圧（ＨＰ）スプールアッセンブリを含み、ＬＰスプールは、ＨＰスプールと離して独立して取り付けられる。即ちＬＰスプール及びＨＰスプールは、これらが同心のシャフト上で作動しないように離してあるのがよい。エンジンは、一対のダイバータバルブアッセンブリによって、及びエンジンへの燃料の流れによって調整できる。このように、空気流ダイバータバルブアッセンブリを使用してエンジンを通る空気流を制御することによって、エンジンからの動力出力を、高いレベルから低いレベルまで、及び低いレベルから高いレベルまで調整できる。揚力作動モードでは、ＬＰスプール及びＨＰスプールの両方を作動し、前方飛行巡行モード中には、ＨＰスプールを作動し、ＬＰスプールは、飛行条件に必要な動力に応じて作動させてもよいし作動させなくてもよい。ＨＰスプールだけを作動させるためには、ダイバータバルブアッセンブリを使用してＬＰスプールを停止する。エンジンの空気流の方向のバルブ作動可能化モジュレーションによって、コンバーチブル形体を得ることができ、垂直揚力モードについて揚力デバイスにシャフト動力出力特性を提供し、前方飛行モードについて推力出力を提供する。変形例では、垂直揚力モードについて、揚力デバイス用の排気ガス駆動装置を使用してもよい。様々な実施例による正味の効果は、航空機の揚力作動モードと巡行作動モードとの間の動力のターンダウン比(turndown ratio)を高くすると同時に、燃費を低レベルに維持することである。
【０００６】
様々な実施例によれば、第１作動モード（例えば高出力モード）では、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、第１の可変量の燃焼ガス流を高出力タービン段に差し向ける。第２作動モード（例えば低高出力モード即ち巡行モード）では、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、第２の可変量の燃焼ガス流を低出力タービン段に差し向ける。更に、第１作動モードでは、流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、第２作動モードでは、流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を低圧圧縮システムから遠ざける。エンジンが第１モードから第２モードに移行するとき、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは高出力タービンシステムへのガス流を減少し、最終的には全てのガス流を低出力タービンシステムに差し向ける。
【０００７】
別の一般的な特徴では、本発明は、タービンエンジンを持つクラフト（例えば、航空機、地上車輛、又は船舶）に関する。
本発明の様々な実施例を添付図面と関連して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の様々な実施例は、ＶＴＯＬ航空機に特に適したタービンエンジンに関する。このような航空機は、着陸面から離陸する離陸作動モード、及び高速（例えば３００ノット（５５５．６ｋｍ／時））で巡行する前方飛行巡行作動モードを有する。ＶＴＯＬ航空機は、以下に説明するコンバーチブルタービンエンジンにより、垂直離着陸を行うために揚力ファン又はロータを使用でき、巡行モード用の超高バイパス比のダクテッドファン／推進器を使用できる。
【０００９】
図１は、本発明の様々な実施例によるタービンエンジン１０の概略斜視図であり、図２は簡略化した概略図である。これらの図に示すように、エンジン１０は、少なくとも、高圧（ＨＰ）スプールアッセンブリ１２及び低圧（ＬＰ）スプールアッセンブリ１４の両方を含む。以下に更に詳細に説明するように、二つのスプールアッセンブリ１２、１４は、好ましくは、異なる軸線に沿って配向されている。例えば、ＬＰスプールアッセンブリ１４は、ＨＰスプールアッセンブリ１２に対して横方向に配向されていてもよい。例示の実施例では、図２に示すように、ＬＰスプールアッセンブリ１４は水平軸線に沿って配向されているのに対し、ＨＰスプールアッセンブリ１２は垂直軸線と整合している。平行等の他の配向が可能であるが、スプールは、好ましくは、同心のシャフト上を延びていない。
【００１０】
スプールアッセンブリ１２、１４は、ハウジング（図示せず）に収容されていてもよい。ＬＰスプールアッセンブリ１４は、ハウジングを通って長さ方向に延びる細長いチューブ状シャフト１６を含んでいてもよい。シャフト１６は、例えばシャフト１６の前側及び後側の両方に配置されたベアリングによってハウジングに回転自在に取り付けられていてもよい。低圧コンプレッサーシステム２２がシャフト１６の前端に固定されていてもよい。低圧コンプレッサーシステム２２は、吸気部２０の下流に位置決めされる。低圧コンプレッサーシステム２２は、一つ又はそれ以上の軸線方向及び／又は半径方向低圧圧縮段を備えていてもよい。更に、低圧（ＬＰ）タービンシステム２６及び動力タービンシステム２８がＬＰシャフト１６の反対端即ち後端３０に、排気出口３２の直ぐ上流に固定されていてもよい。更に、動力タービン段２８をＬＰスプール１４に自由に取り付けられていてもよい。
【００１１】
ＨＰスプールアッセンブリ１２は、ハウジングにベアリングによって回転自在に取り付けられた細長いタービンシャフト１８を含んでいてもよい。高圧コンプレッサーシステム３４が、ＨＰスプール１２の空気入口３６と隣接してシャフト１８に固定されていてもよい。高圧圧縮システム３４は、一つ又はそれ以上の軸線方向及び／又は半径方向の低圧圧縮段を備えていてもよい。更に、高圧タービンシステム５４がＨＰシャフト１８に固定されていてもよい。一実施例によれば、巡行推進器４２がＨＰシャフト１８の出口端４０に固定されていてもよい。巡行推進器４２は、例えば、プロップファン、ダクテッドファン、又はプロペラであってもよい。必要であれば、シャフトを減速するため、図２に示すギヤボックス４４を使用してもよい。他の実施例では、巡行推進器４２をＨＰシャフト１８に機械的に連結するのでなく、巡行推進器４２を、効率的に適合させた自由に取り付けられた動力タービン３８によって、ＨＰシャフト１８に空力学的に連結してもよく、これによりギヤボックス４４に対する必要をなくす。
【００１２】
図２を参照すると、高出力モードでは、空気は、低圧吸気部２０を通って、必要な場合には、ＬＰコンプレッサーシステム２２に入る前に砂塵セパレータ４６を通って、エンジン１０に入る。圧縮後、空気はスクロールダクト４８を通過し、ＨＰコンプレッサーシステム３４に入る。
【００１３】
燃料を燃焼器５２内に分配してもよく、ここで、ＨＰコンプレッサーシステム３４を出た空気に燃料を導入する。幾つかの実施例では、必要であれば、燃料は、インタークーラー５０を通って進入する。
【００１４】
燃焼後、排気は、高圧タービンシステム５４を通って膨張し、ＨＰコンプレッサーシステム３４を駆動する。次いで、燃焼流（排気）は、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６を通過し、ここで排気はＬＰタービンシステム２６へ向きを変え、ＬＰコンプレッサーシステム２２を駆動する。排気は、ＬＰタービンシステム２６を通過した後、高出力タービンシステム２８を通って膨張し、揚力ファン又は揚力ロータ（図示せず）を駆動する動力を取り出し、その結果、ＶＴＯＬ航空機を揚力モードで作動できる。ＬＰタービンシステム２６を出る燃焼済空気の一部を低出力タービン３８に差し向け、巡行推進器４２を駆動する。これは、ＶＴＯＬで後部揚力ポストとして使用される。ＶＴＯＬ航空機以外の航空機でタービンエンジン１０を使用する場合には、高出力タービンシステム２８を使用し、他の種類の推進デバイスに動力を提供する。
【００１５】
ＶＴＯＬ航空機が垂直揚力モードから前方飛行モードに変わるとき、エンジン１０は、好ましくは、高出力モードから中出力モードに変化する。中出力モード作動では、好ましくは、ＬＰスプールアッセンブリ１４及びＨＰスプールアッセンブリ１２の両方が、作動し続ける。様々な実施例によれば、燃料流を減少し、各スプールアッセンブリの回転速度を低下する。燃料流の減少により出力が低下するため、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６が、より多くの排気ガスをＨＰタービンシステム５４から低出力タービン３８に差し向け且つより少ないガス流をＬＰタービン２６及び高出力タービンシステム２８に差し向け始める点で動力の変化が行われる。モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６からのガス流が減少するため、ＬＰスプールアッセンブリ１４は回転速度を更に低下し、最終的には停止する。ＬＰスプールアッセンブリが停止したとき、エンジン１０は低出力モード即ち巡行モードで作動する。
【００１６】
低出力モード即ち巡行モードでは、好ましくは、全てのＬＰターボ機械構成要素（例えばＬＰタービンシステム２６及びＬＰコンプレッサーシステム２２）がラインから外れ、もはやエンジンの作動に関与しない。モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６は、全てのガスを低出力タービンシステム３８に差し向け、通常はＬＰタービンシステム２６に供給する流路を閉鎖する。次いで、ＬＰコンプレッサーシステム２２とＨＰコンプレッサーシステム３４との間の流れダイバータバルブアッセンブリ５８（即ち「スプール入口」）は、ＬＰコンプレッサー段２２からの空気流を閉鎖する。これが行われたとき、流れダイバータバルブアッセンブリ５８は、巡行モードのエンジン１０に空気を供給するのに使用される入口３６への流路を開放する。このモードでは、ＨＰスプールアッセンブリ１２は単独で作動し、全ての排気ガス流を低出力タービン段３８に差し向ける。
【００１７】
スクロールダクト４８でインタークーラー５０を使用するのは随意の特徴であるが、ＨＰスプール構成要素の大きさに関して比較的高い性能を提供し、低い燃費についてサイクルの全体として性能が向上する。
【００１８】
図１は、更に、エンジンが、例えばオルタネータ７０、オイルポンプ７２、ＦＡＤＥＣ（全自動デジタル式エンジン制御装置）９４、等を含む他の従来の構成要素を含んでいてもよいということを示す。
【００１９】
図３は、様々な実施例によるバルブ作動可能化モジュレーションを示す。この概略図は、揚力モード（即ち高出力モード）でのバルブ形体を示す。この図でわかるように、流れダイバータバルブアッセンブリ５８は、二つのバルブＡ及びＢを含んでもよい。これらのバルブＡ及びＢは、例えば、バタフライバルブ又はギロチンバルブであってもよい。同様に、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６は二つのバルブＣ及びＤを含んでもよい。これらのバルブもまた、例えば、バタフライバルブ又はギロチンバルブであってもよい。揚力モードでは、図３の実施例でわかるように、バルブＡが開放しており且つバルブＢが閉鎖している。この場合、来入空気は、ＬＰコンプレッサーシステム２２を通って圧送された後、ＨＰスプール１２に差し向けられる。バルブＣが開放しており且つバルブＤが閉鎖しているため、ガスは高出力タービンシステム２８に差し向けられ、揚力ファン／ロータ６０に動力を提供する。巡行モード（即ち低出力モード）では、バルブの形体が逆になる。来入空気はバルブＡによって遮断され、バルブＢを通過した後、ＨＰスプール１２に差し向けられ、これによってＬＰコンプレッサーシステム２２を迂回する。ガスは、次いで、バルブＤを通過し（バルブＣが閉鎖されているため）、低出力タービンシステム３８に圧送され、巡行推進器４２に動力を提供する。中間モードでは、バルブＣ及びＤの両方が開放（又は部分的に開放）していてもよく、これにより各タービンシステム２６、３８に動力を提供する。好ましくは、バルブＡ及びＢは、両方が同時に開放していることはなく、又は非常に短い時間しか、両方が開放していることはない。
【００２０】
図３では、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６を、二つのバルブ（Ｃ及びＤ）を備えているものとして示すが、２チャンネル流れ変向性能(bi-channel flow diversion) を持つ一つのバルブしか必要としない構成であってもよい。同様に、流れダイバータバルブアッセンブリ５８は、２チャンネル流れ変向性能を持つ一つのバルブを含んでいてもよい。
【００２１】
前方飛行巡行推進器４２にダクテッドファンを使用する場合には、ファンに流れを提供するための第３入口を使用してもよい。いずれにせよ（例えば、プロップファン又はダクテッドファンを巡行推進器４２として使用する場合）、動力タービン２６、３８から流れる排気ガスは、好ましくは、ダクトによって導かれ、前方推力ダクテッドファン又はプロップファン出口流と混合し、観察可能な信号レベルを低下するため、排気ガスの温度を全体として低下する。
【００２２】
モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６及び流れダイバータバルブアッセンブリ５８は、ＦＡＤＥＣ９４のような制御システムにより制御されてもよい。  別の特徴によれば、本発明の様々な実施例は、上文中に説明したタービンエンジン１０を含む図４に示すＶＴＯＬ航空機１２０に関する。タービンエンジン１０の巡行推進器４２が図４の実施例に示してある。図４において、タービンエンジン１０の大部分がＶＴＯＬ航空機１２０の機体によって覆い隠されている。
【００２３】
図５は、巡行推進器４２がプロップファンである場合のタービンエンジン１０の一部の外部の一実施例を示す図である。
エンジン１０は、モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６及び流れダイバータバルブアッセンブリ５８を作動させることにより、作動モードを、低出力モード又は巡行モードから高出力モードにできる。ＬＰスプールアッセンブリ１４は、燃料の流れが増大すると速度が上昇する。モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ５６及び流れダイバータバルブアッセンブリ５８は、高出力モードが得られたとき、元の位置に戻る。
【００２４】
タービンエンジン１０をＶＴＯＬ航空機での使用について上文中に説明したが、エンジン１０は、他の種類の航空機並びに地上車輛（例えばハンビーやトラック）及び船舶並びに定置の電力設備で使用してもよいということは理解されるべきである。
【００２５】
エンジン１０の幾つかの他の実施例を説明したが、当業者は、これらの実施例に対する様々な変形、変更、及び適合を思いつくことにより、本発明の利点の幾つか又は全てを得ることができるということは明らかであろう。本願は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、このような変形、変更、及び適合の全てを含もうとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の様々な実施例によるタービンエンジンの概略図である。
【図２】図２は、本発明の様々な実施例によるタービンエンジンの概略図である。
【図３】図３は、本発明の様々な実施例によるタービンエンジンのダイバータバルブアッセンブリの概略図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施例によるＶＴＯＬ航空機の概略図である。
【図５】図５は、本発明の様々な実施例によるタービンエンジンで使用できるプロップファン巡行ファンの概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  タービンエンジン
１２  高圧（ＨＰ）スプールアッセンブリ
１４  低圧（ＬＰ）スプールアッセンブリ
１６  チューブ状シャフト
１８  タービンシャフト
２０  吸気部
２２  低圧コンプレッサーシステム
２６  ＬＰタービンシステム
２８  動力タービンシステム
３０  後端
３２  排気出口
３４  高圧コンプレッサーシステム
３６  空気入口
３８  動力タービン
４０  出口端
４２  巡行推進器
４４  ギヤボックス
４６  砂塵セパレータ
４８  スクロールダクト
５０  インタークーラー
５２  燃焼器
５４  高圧タービンシステム
５６  モジュレーションダイバータバルブアッセンブリ
５８  流れダイバータバルブアッセンブリ
【図１】
2009504989.tif 000003
【図２】
2009504989.tif 000004
【図３】
2009504989.tif 000005
【図４】
2009504989.tif 000006
【図５】
2009504989.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月18日(2007.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】  米国特許第４，２８６，４３０号には、低圧スプール、中間スプール、及び高圧スプールの三つのスプールを持つタービンエンジンが開示されている。高圧スプールは、軸線をずらして取り付けられており、代表的には、他のスプールに対して横方向である。吸気スクロールチューブが、中間スプールのコンプレッサーからの圧縮空気を高圧スプールアッセンブリに導くと同時に、排気スクロールチューブが高圧タービンアッセンブリからの排気を中圧タービンアッセンブリに導く。  ドイツ国特許第ＤＥ３８  １６  ９６７Ａ１号には、高圧タービンエンジン及び低圧タービンエンジンを持つ、地上車輛用２モードガスタービン動力プラントが開示されている。通常、全負荷作動では、これらのエンジンを連結し、燃焼支持ガスを先ず最初に低圧タービンエンジンで圧縮した後、燃料を燃焼させるために燃焼器に差し向ける前に高圧タービンエンジンで更に圧縮する。燃料は、最初に高圧タービンエンジン内で膨張し、低圧タービンエンジンで更に膨張する。部分負荷時の燃費は、低圧タービンエンジンを迂回させるように作動するバルブを設けることによって、高圧タービンエンジンから動力を発生させることにより経済的になる。これによって、空気が減少し、燃料は、補助ユニットだけを駆動するのに必要なだけ消費される。  米国特許第２，７４８，５６６号には、高圧コンプレッサーシステムに進入するガス流の全部又は主要部の流路から低圧コンプレッサーシステムを切り離すように作動できる第１バイパス手段を含む船舶用ガスタービンエンジンが開示されている。エンジンは、更に、第２バイパス手段を含む。この第２バイパス手段は、この第２バイパス手段がない場合に、低圧タービンシステムに進入する排気ガス流の全部又は大部分を、低圧タービンシステム逸らすように作動できる。【特許文献１】米国特許第４，２８６，４３０号
【特許文献２】ドイツ国特許第ＤＥ３８  １６  ９６７Ａ１号
【特許文献３】米国特許第２，７４８，５６６号
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンにおいて、  低圧タービンシステム及び高出力タービンシステムを含む低圧スプールアッセンブリと、  高圧タービンシステム及び低出力タービンシステムを含む高圧スプールアッセンブリとを含み、  前記低圧スプールアッセンブリ及び前記高圧スプールアッセンブリは、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、  前記高圧タービンシステムから前記高出力タービンシステム及び前記低出力タービンシステムへの燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるためのモジュレーションダイバータバルブアッセンブリを含む、タービンエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、  前記低圧スプールアッセンブリは低圧圧縮システムを含み、前記高圧スプールアッセンブリは高圧圧縮システムを含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム及び高圧圧縮システムに差し向けるための流れダイバータバルブアッセンブリを含む、タービンエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のタービンエンジンにおいて、  第１作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記高出力タービンシステムに差し向け、  第２作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記低出力タービンシステムに差し向け、  第３作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記低出力タービンシステム及び前記高出力タービンシステムの両方に差し向ける、タービンエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のタービンエンジンにおいて、  前記第１作動モードでは、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、  前記第２作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、全ての燃焼ガスを前記低出力タービンシステムに差し向け、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、前記低圧圧縮システムへの空気流を遮断する、タービンエンジン。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、前記エンジンが前記第１作動モードから前記第２作動モードに移行するとき、前記高出力タービンシステムへのガス流を減少し、最終的には全てのガス流を前記低出力タービンシステムに差し向ける、タービンエンジン。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、２チャンネル流れ変向性能を持つ一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項８】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、２チャンネル流れ変向性能を持つ一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項９】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記流れダイバータバルブアッセンブリは、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記低圧スプールアッセンブリは前記高圧スプールアッセンブリと同心には配向されていない、タービンエンジン。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、  前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器を含む、タービンエンジン。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタービンエンジンにおいて、  前記巡行推進器は、前記高圧スプールアッセンブリに機械的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１４】
請求項１２に記載のタービンエンジンにおいて、  前記巡行推進器は、前記高圧スプールアッセンブリに空力学的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１５】
請求項１２に記載のタービンエンジンにおいて、  前記巡行推進器は、巡行ファン、プロップファン、又はプロペラのうちの少なくとも一つを含む、タービンエンジン。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、  空気を前記低圧圧縮システムから前記高圧圧縮システムへを導くためのスクロールダクトと、  燃料を導入するため、前記スクロールダクトに設けられたインタークーラーとを含む、タービンエンジン。
【請求項１７】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、  前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器と、  前記低圧スプールアッセンブリに連結された揚力ファンとを含む、タービンエンジン。
【請求項１８】
請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、  前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器と、  前記低圧スプールアッセンブリに連結された揚力ロータとを含む、タービンエンジン。
【請求項１９】
タービンエンジンを持つクラフトにおいて、前記タービンエンジンは、  低圧タービンシステム及び高出力タービンシステムを含む低圧スプールアッセンブリと、  高圧タービンシステム及び低出力タービンシステムを含む高圧スプールアッセンブリとを含み、  前記低圧スプールアッセンブリ及び前記高圧スプールアッセンブリは、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、  前記高圧タービンシステムから前記高出力タービンシステム及び前記低出力タービンシステムへの燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるためのモジュレーションダイバータバルブアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項２０】
請求項１９に記載のクラフトにおいて、  前記低圧スプールアッセンブリは低圧圧縮システムを含み、前記高圧スプールアッセンブリは高圧圧縮システムを含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム及び高圧圧縮システムに差し向けるための流れダイバータバルブアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項２１】
請求項２０に記載のクラフトにおいて、  第１作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記高出力タービンシステムに差し向け、  第２作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記低出力タービンシステムに差し向け、  第３作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、燃焼ガス流を前記低出力タービンシステム及び前記高出力タービンシステムの両方に差し向ける、クラフト。
【請求項２２】
請求項２１に記載のクラフトにおいて、  前記第１作動モードでは、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリの低圧圧縮システムに差し向け、  前記第２作動モードでは、前記モジュレーションダイバータバルブアッセンブリは、全ての燃焼ガスを前記低出力タービンシステムに差し向け、前記流れダイバータバルブアッセンブリは、前記低圧圧縮システムへの空気流を遮断する、クラフト。
【請求項２３】
請求項１９乃至２２のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、  前記高圧スプールアッセンブリは、自由に取り付けられた低出力タービンアッセンブリを含む、クラフト。
【請求項２４】
請求項１９乃至２３のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、  前記クラフトは、ＶＴＯＬ航空機を含む、クラフト。
【請求項２５】
請求項２３に記載のクラフトにおいて、  前記クラフトは航空機を含み、該航空機は、  前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器と、  前記低圧スプールアッセンブリに連結された揚力ファンとを含む、クラフト。
【請求項２６】
請求項２３に記載のクラフトにおいて、  前記クラフトは航空機を含み、該航空機は、  前記高圧スプールアッセンブリに連結された巡行推進器と、  前記低圧スプールアッセンブリに連結された揚力ロータとを含む、クラフト。
【請求項２７】
請求項１乃至２３のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、  前記クラフトは、航空機、地上車輛、及び船舶からなる群から選択される、クラフト。
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月2日(2008.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１０）において、
第１低圧タービンシステム（２６）及び第２低圧タービンシステム（２８）を含む低圧スプールアッセンブリ（１４）と、
第１高圧タービンシステム（５４）及び第２高圧タービンシステム（３８）を含む高圧スプールアッセンブリ（１２）とを含み、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）及び前記高圧スプールアッセンブリ（１２）は、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、
入口空気流を燃焼して燃焼ガス流を発生させる燃焼器であって、該燃焼ガス流は、前記第１高圧タービンシステム（５４）を通って膨張する燃焼器（５２）と、
前記第１高圧タービンシステム（５４）から前記第２低圧タービンシステム（２８）及び前記第２高圧タービンシステム（３８）への燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるための調節切換弁アッセンブリ（５６）とを含む、タービンエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）は低圧圧縮システム（２２）を含み、前記高圧スプールアッセンブリ（１２）は高圧圧縮システム（３４）を含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム（２２）及び高圧圧縮システム（３４）に差し向けるための流れ切換弁アッセンブリ（５８）を含む、タービンエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のタービンエンジンにおいて、
第１作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２低圧タービンシステム（２８）に差し向け、
第２作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２高圧タービンシステム（３８）に差し向け、
第３作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２高圧タービンシステム（３８）及び前記第２低圧タービンシステム（２８）の両方に差し向ける、タービンエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のタービンエンジンにおいて、
前記第１作動モードでは、前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリ（１４）の低圧圧縮システム（２２）に差し向け、
前記第２作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、全ての燃焼ガスを前記第２高圧タービンシステム（３８）に差し向け、前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、前記低圧圧縮システム（２２）への空気流を遮断する、タービンエンジン。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、前記エンジンが前記第１作動モードから前記第２作動モードに移行するとき、前記第２低圧タービンシステム（２８）へのガス流を減少し、最終的には全てのガス流を前記第２高圧タービンシステム（３８）に差し向ける、タービンエンジン。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、２経路へ流れをそらすことができる一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、２経路へ流れをそらすことができる一つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項９】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、少なくとも二つのバルブを含む、タービンエンジン。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）は前記高圧スプールアッセンブリ（１２）と同心には配向されていない、タービンエンジン。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に連結された巡行推進器（４２）を含む、タービンエンジン。
【請求項１２】
請求項１１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器（４２）は、前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に機械的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１３】
請求項１１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器（４２）は、前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に空力学的に連結されている、タービンエンジン。
【請求項１４】
請求項１１に記載のタービンエンジンにおいて、
前記巡行推進器（４２）は、巡行ファン、プロップファン、又はプロペラのうちの少なくとも一つを含む、タービンエンジン。
【請求項１５】
請求項２乃至１４のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、
空気を前記低圧圧縮システム（２２）から前記高圧圧縮システム（３４）へを導くためのスクロールダクト（４８）と、
燃料を導入するため、前記スクロールダクト（４８）に設けられたインタークーラー（５０）とを含む、タービンエンジン。
【請求項１６】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に連結された巡行推進器（４２）と、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）に連結された揚力ファンとを含む、タービンエンジン。
【請求項１７】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、更に、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に連結された巡行推進器（４２）と、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）に連結された揚力ロータとを含む、タービンエンジン。
【請求項１８】
タービンエンジンを持つクラフトにおいて、前記タービンエンジンは、
第１低圧タービンシステム（２６）及び第２低圧タービンシステム（２８）を含む低圧スプールアッセンブリ（１４）と、
第１高圧タービンシステム（５４）及び第２高圧タービンシステム（３８）を含む高圧スプールアッセンブリ（１２）とを含み、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）及び前記高圧スプールアッセンブリ（１２）は、異なる軸線に沿って差し向けられており、更に、
入口空気流を燃焼して燃焼ガス流を発生させる燃焼器であって、該燃焼ガス流は、前記第１高圧タービンシステム（５４）を通って膨張する燃焼器（５２）と、
前記第１高圧タービンシステム（５４）から前記第２低圧タービンシステム（２８）及び前記第２高圧タービンシステム（３８）への燃焼ガス流を、前記タービンエンジンの作動モードに基づいて変化させるための調節切換弁アッセンブリ（５６）とを含む、クラフト。
【請求項１９】
請求項１８に記載のクラフトにおいて、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）は低圧圧縮システム（２２）を含み、前記高圧スプールアッセンブリ（１２）は高圧圧縮システム（３４）を含み、更に、入口空気流を前記タービンエンジンの作動モードに基づいて低圧圧縮システム（２２）及び高圧圧縮システム（３４）に差し向けるための流れ切換弁アッセンブリ（５８）を含む、クラフト。
【請求項２０】
請求項１９に記載のクラフトにおいて、
第１作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２低圧タービンシステム（２８）に差し向け、
第２作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２高圧タービンシステム（３８）に差し向け、
第３作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、燃焼ガス流を前記第２高圧タービンシステム（３８）及び前記第２低圧タービンシステム（２８）の両方に差し向ける、クラフト。
【請求項２１】
請求項２０に記載のクラフトにおいて、
前記第１作動モードでは、前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、入口空気を前記低圧スプールアッセンブリ（１４）の低圧圧縮システム（２２）に差し向け、
前記第２作動モードでは、前記調節切換弁アッセンブリ（５６）は、全ての燃焼ガスを前記第２高圧タービンシステム（３８）に差し向け、前記流れ切換弁アッセンブリ（５８）は、前記低圧圧縮システム（２２）への空気流を遮断する、クラフト。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）の前記第２高圧タービンシステム（３８）は、自由に取り付けられた、クラフト。
【請求項２３】
請求項１８乃至２２のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトは、ＶＴＯＬ航空機を含む、クラフト。
【請求項２４】
請求項２２に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトは航空機を含み、該航空機は、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に連結された巡行推進器（４２）と、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）に連結された揚力ファンとを含む、クラフト。
【請求項２５】
請求項２２に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトは航空機を含み、該航空機は、
前記高圧スプールアッセンブリ（１２）に連結された巡行推進器（４２）と、
前記低圧スプールアッセンブリ（１４）に連結された揚力ロータとを含む、クラフト。
【請求項２６】
請求項１乃至２２のうちのいずれか一項に記載のクラフトにおいて、
前記クラフトは、航空機及び船舶からなる群から選択される、クラフト。
【請求項２７】
請求項１乃至１７のうちのいずれか一項に記載のタービンエンジンにおいて、
前記タービンエンジンは、地上車輛で使用される、タービンエンジン。
【国際調査報告】
2009504989.tif 000008
2009504989.tif 000009
2009504989.tif 000010
2009504989.tif 000011