(57)【要約】【課題】複雑な構造を必要としない排気ノズルを提供し、偏揺れ偏向をもたらす。【解決手段】排気ノズルアッセンブリ２２は、後縁部３８、収縮拡張形状の排気通路２４、内側ダクト壁２５、外側ダクト壁２６を備える。内側および外側ダクト壁２５，２６は、冷却空気通路４０を形成する。通路４０は、内側ダクト壁２５内の複数の冷却孔４２に冷却空気４４を供給し、空気の断熱層を形成する。空気４４の一定の流れは、推進システム１２の運転における望ましくない変動を防ぐ。アッセンブリ２２は、偏向スロット３０を備え、そこから空気４４を吹き込んで主流２０の方向を変える。可動性のカバープレート３２は、スロット３０を部分的に遮断し、空気４４を主流２０に吹き込む位置を調節する。プレート３２に取り付けられたアクチュエータアーム３３は、駆動部４６により駆動する。プレート３２が片寄った位置にある場合は、主流２０は片方の側から流出する。【選択図】図２
2006125397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路と、
冷却空気の空気流通路を画定するダクト壁と、
前記ダクト壁に設けられ、前記空気流通路から前記排気通路へ冷却空気の流れを供給するように前記排気通路に対して開いている偏向開口部と、
前記空気流通路から前記排気通路への冷却空気の前記流れの一部を遮断する可動性のカバーと、
を備える排気ノズルアッセンブリ。
【請求項２】
前記偏向開口部が、スロットを備えることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項３】
前記スロットが、頂部および末端部を有するアーチ形状であり、前記頂部が、前記末端部の下流側に配置されることを特徴とする請求項２に記載のアッセンブリ。
【請求項４】
前記排気通路が、後縁部を備え、前記頂部が、前記末端部よりも前記後縁部に近い場所に配置されることを特徴とする請求項３に記載のアッセンブリ。
【請求項５】
前記スロットが、一定の幅を有することを特徴とする請求項２に記載のアッセンブリ。
【請求項６】
前記偏向開口部が、頂部および末端部を有するアーチ内に配置された複数の偏向孔を備えることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項７】
前記頂部が、前記末端部の下流側に配置されることを特徴とする請求項６に記載のアッセンブリ。
【請求項８】
前記ダクト壁が、前記冷却空気用の複数の冷却孔を備え、前記複数の偏向孔が、前記複数の冷却孔より大きいことを特徴とする請求項６に記載のアッセンブリ。
【請求項９】
前記偏向開口部を通る冷却空気の流れの面積が、前記カバーの位置に関係なく一定であることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項１０】
前記カバーに取り付けられ、前記偏向開口部の一部を覆う前記カバーを選択的に配置するアクチュエータアームを含む請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項１１】
偏揺れ偏向をもたらすように、前記カバーが、冷却空気の前記流れを前記排気通路に選択的に方向付けることを特徴とする請求項１０に記載のアッセンブリ。
【請求項１２】
前記偏向開口部を通る冷却空気の流れが、前記排気通路を通る主要なジェット気流に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項１３】
前記排気通路の断面が、長方形であることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項１４】
前記排気通路の幅が、前記排気通路の高さの約９倍であることを特徴とする請求項１３に記載のアッセンブリ。
【請求項１５】
前記排気通路が、上面と、底面と、前記上面と前記底面との間の第１面および第２面とを備え、前記偏向開口部が、前記上面および前記底面の一方の中に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
【請求項１６】
排気ノズル用の流体偏向アッセンブリであって、
冷却空気通路内で移動し、偏向開口部の一部を選択的に遮断する可動のカバープレートを備え、
前記偏向開口部が、冷却空気を排気通路に導き、主流の流れ方向を変えるように、前記カバープレートが、前記排気通路への冷却空気流の一部を遮断することを特徴とするアッセンブリ。
【請求項１７】
前記カバープレートに取り付けられ、前記偏向開口部の異なった部分に前記カバープレートを移動するアクチュエータアームを含む請求項１６に記載のアッセンブリ。
【請求項１８】
前記カバープレートの全ての位置において、前記カバープレートが、前記偏向開口部の等しい面積を遮断することを特徴とする請求項１６に記載のアッセンブリ。
【請求項１９】
前記カバープレートが、前記主流の流体偏向をもたらすように、前記排気通路への冷却空気の流れを選択的に方向付けることを特徴とする請求項１６に記載のアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジンの排気ノズルに関し、特に、流体の偏揺れ偏向（ｙａｗ  ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）を付与する排気ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ジェットエンジンは、高圧空気を燃焼室に供給する圧縮器を備える。燃焼室内の燃料および空気は点火され、タービンを駆動する高速の排気ガスを発生させる。排気ガスは、排気ノズルを通して、ジェットエンジンから噴出する。排気ガスにより、航空機を推進させる推力（スラスト）が生じる。排気ノズルは、ジェットエンジンにより生じたスラストを最適化するように排気ガスを方向づける。
【０００３】
航空機は、偏揺れ軸を含むいくつかの軸を中心に動く。偏揺れ軸を中心にした航空機の動きは、通常、方向舵などの操縦翼面により実現される。排気ノズルを動かすことにより、排気ガスを方向付けることは、また、偏揺れ軸を中心に航空機を動かす方法として公知の方法である。しかし、通常、排気ノズルを動かすには、複雑なメカニズムおよび制御システムが必要とされる。
【０００４】
排気ノズルを通って流出する排気ガスは、非常に高温である。そのため、ライナー内の複数の開口部から冷却空気の層が、排気ノズルに供給される。この冷却空気層により、排気ガスによる極度の高温から排気ノズルの表面が断熱される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の偏揺れ偏向システムでは、排気ノズルの種々の箇所に沿って導かれた高圧の抽気を用いて、偏揺れ軸を中心とした航空機の動きを促進している。残念ながら、そのような装置では、他のシステムから空気を導くためエンジン効率が減少し、さらに、排気ノズルの所望の箇所に空気を導くために、複雑なチュービングおよびチャネリングが必要とされる。
【０００６】
したがって、単純で効果的な排気ノズルの偏揺れ偏向装置を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷却空気を利用する主流の流体偏向制御部を含む排気ノズルアッセンブリに関する。
【０００８】
排気ノズルアッセンブリにより、主流の流体スラスト偏向がもたらされ、航空機の操作性が高まる。冷却空気通路は、内側ダクト壁に配置された複数の冷却孔に冷却空気を供給する。冷却空気の流量および割合（ｒａｔｅ）は、推進システムの全運転パラメータに対し一定である。偏向スロット（ｖｅｃｔｏｒ  ｓｌｏｔ）は、主流に対し垂直に冷却空気を排気通路内に送り込む。偏向スロットは、カバープレートにより部分的に遮られる。冷却空気を主流に送り込む位置を調節するために、カバープレートは偏向スロットに沿って可動である。アクチュエータアームは、カバープレートに取り付けられるとともに、駆動部により駆動される。
【０００９】
偏向スロットを介して冷却空気を吹き込むことにより、主流の方向が変わる。冷却空気は、排気ノズルの後縁部を横切るバリアを形成し、主流の流れを制限する。カバープレートが中心にある場合には、実質的に均等な量の冷却空気が、カバープレートの両側の偏向スロットから流出する。これにより、排気ノズルの中心に向かって導かれる主流の量は均等となり、その結果、主流の方向は偏向されない。一方の側にカバープレートを動かすことにより、主流の所望の部分が制限され、それにより、所望の主流の偏向がもたらされる。
【００１０】
カバープレートは、偏向スロットの一定の面積を遮断するため、偏向スロットに沿ったいかなる箇所に位置していても、排気通路に同量の冷却空気が流入する。その結果、運転中に冷却空気量の変動が生じない。
【００１１】
したがって、本発明の排気ノズルアッセンブリは、推進システムにかかる負荷を変えることなく、かつ複雑なパイプおよび導管を必要とせずに主流のスラスト（推力）偏向を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、ジェットエンジンアッセンブリ１０が図示されている。ジェットエンジンアッセンブリ１０は、吸気口１８から空気を吸入し、空気を燃料と混合し、所望の推進力を供給する主流２０を発生する推進システム１２を含む。主流２０は、排気通路２４を備える排気ノズルアッセンブリ２２から流出する。排気通路２４は、主流２０を加速させるノズルスロート１４を備える。排気ノズルアッセンブリ２２は、主流２０の流体スラスト偏向を提供し、航空機の操縦性を高める。
【００１３】
図２および図３を参照すると、排気ノズルアッセンブリ２２は、高い縦横比を有する長方形断面である。排気ノズルアッセンブリ２２の幅２３は、高さ２７より７倍以上、好ましくは９倍広いことが望ましい。排気ノズルアッセンブリ２２は、後縁部３８を備える。排気ノズルアッセンブリ２２は、収縮拡張形状を有する。排気通路２４は、ノズルスロート１４において最小の断面積まで収縮し、ノズルスロート１４から後縁部３８に向かうに従って断面積が広くなる。後縁部３８において、高さ２７および幅２３は、排気通路２４の最大断面積を備える。後縁部３８とノズルスロート１４との間の距離は、用途に基づいて決定される。当業者であれば、排気通路２４の種々の幾何学形状が本発明の意図する範囲内にあるということが理解されよう。
【００１４】
互いに間隔を隔て、冷却空気通路４０を形成する内側ダクト壁２５および外側ダクト壁２６を、排気ノズルアッセンブリ２２は備える。冷却空気通路４０は、内側ダクト壁２５に配置された複数の冷却孔４２に冷却空気４４を供給する。冷却孔４２を通る冷却空気４４の流れにより、内側ダクト壁２５に沿って空気の断熱層が形成される。冷却空気４４は、主流２０の高温から内側ダクト壁２５を断熱する。冷却空気４４の流量および割合は、推進システム１２の全運動パラメータに対し一定である。冷却空気４４の不変かつ一定の流れにより、推進システム１２の運転における望ましくない変動が防止される。
【００１５】
排気ノズルアッセンブリ２２は、偏向スロット３０を備え、主流２０に対し垂直に冷却空気４４を排気通路２４に送り込む。偏向スロット３０は、カバープレート３２により部分的に遮断される。カバープレート３２は、偏向スロット３０の約半分を遮断する。主流２０に冷却空気４４を吹き込む位置を調節するように、カバープレート３２は、偏向スロット３０に沿って可動である。アクチュエータアーム３３は、カバープレート３２に取り付けられるとともに、駆動部４６により駆動される。
【００１６】
偏向スロット３０は、頂部３４および末端部３６を備える。偏向スロット３０の頂部３４は、後縁部３８の付近に配置される。主流２０の流れに対し悪影響を与えないように、偏向スロット３０がノズルスロート１４から十分に離れて配置されていることが望ましい。つまり、偏向スロット３０は、ノズルスロート１４を通る主流２０の流れの幾何学的形態を妨害しないように、排気ノズルアッセンブリ２２内に位置する。
【００１７】
図４を参照すると、アーチ状に配置された一連の偏向孔４８を備える他の実施例の排気ノズルアッセンブリ２２が図示されている。カバープレート３２は、偏向孔４８の一部分を遮断し、主流２０に吹き込まれる冷却空気４４を方向づける。スロットおよび孔について図示し、説明しているが、当業者に周知である他の開口部形状を用いることは本発明の意図する範囲内にある。
【００１８】
図５に示すように、偏向スロット３０から排気通路２４に冷却空気を吹き込むことにより、主流２０の偏向が達成される。冷却空気４４は、後縁部３８を横切って主流２０の流れを制限するバリア（つまり、概略的に示した遮断領域４５）を形成する。遮断領域４５における空気の流れに対する抵抗により、主流２０は抵抗のより少ない領域に向かって移動する。流れに対するバリアが存在せず、最も抵抗の少ない領域に向かって、主流２０は屈折あるいは流れる。排気通路２４に吹き込まれた冷却空気４４は、高圧領域５０を生じさせることによりバリアを形成する。高圧領域５０により、主流２０の流れに対する抵抗が生じる。高圧領域５０により生じた抵抗は、流れを遮らないが、主流２０の流れに抵抗をもたらし、主流２０のかなりの部分を再び方向づける。
【００１９】
カバープレート３２がスロットに位置している部分に、障害のない領域５２が存在する。障害のない領域５２は、冷却空気４４を含んでおらず、そのため、高圧領域５０の流れに対する抵抗はより少ない。主流２０は、障害のない領域５２を通り、妨げられることなく流れる。カバープレート３２は、排気ノズルアッセンブリ２２内のほぼ中心に示されている。カバープレート３２が、中心にある場合には、実質的に均等な量の冷却空気４４が、カバープレート３２の両側にある偏向スロット３０から流出する。この結果、均等の量の主流２０が、排気ノズルアッセンブリ２２の中心に向かうように再び方向づけられ、主流２０の方向的な偏向は生じない。
【００２０】
本発明において説明されたように冷却空気４４を吹き込むことは、偏揺れ軸を中心とした動きを促進するスラスト偏向をもたらすために用いられる。偏揺れ軸は、航空機の進行方向に対して垂直であることは周知であり、当業者であれば理解されるであろう。本発明は、偏揺れ軸を中心としたスラスト偏向を付与する形態を図示しているが、排気ノズルアッセンブリ２２の側壁内に偏向スロット３０を配置すると、ピッチ軸およびロール軸などの他の軸を中心とした動きを促進するスラスト偏向が付与される。
【００２１】
図６を参照すると、カバープレート３２が実質的に偏向スロット３０の一方の側に移動している状態で排気ノズルアッセンブリ２２が図示されている。偏向スロット３０から流出する冷却空気４４は、排気ノズルアッセンブリ２２の一方の側に高圧領域５０を生じさせ、これにより、主流２０の大部分の流れを方向付け、排気ノズルアッセンブリ２２の一方の側から流出させる。この主流２０の方向的制御により、航空機の操縦性を高めるために用いる所望の方向のスラストが付与される。
【００２２】
カバープレート３２は、偏向スロット３０の一定面積を遮断するため、冷却空気４４の流れにおける変動が生じない。カバープレート３２が偏向スロット３０に沿っていかなる場所にあっても、カバープレート３２は偏向スロット３０の同じ面積を遮断するため、同じ量の冷却空気４４が遮断される。推進システム１２において変動が生じないように、このように冷却空気４４の流れが一定であることは望ましい。
【００２３】
図７および図８を参照すると、通路４０内に配置されたカバープレート３２を備えた排気ノズルアッセンブリ２２の断面図が図示されている。カバープレート３２は、通路４０内に存在し続けるため、主流２０の流れを妨害しない。さらに、カバープレート３２およびアクチュエータアーム３３は、排気通路内における高温に耐える必要はない。
【００２４】
アクチュエータアーム３３は、後縁部３８から前方に向かって延びているため、排気ノズルアッセンブリ２２内の高温から保護される。アクチュエータアーム３３は、カバープレート３２を支持する。カバープレート３２は、スロット３０を覆う。さらに、プレート３２を通した冷却空気４４の不要な領域への漏出を最小限に抑えるために、カバープレート３２はスロット３０に隣接する両側の面に重なっている。
【００２５】
本発明の排気ノズルアッセンブリ２２により、推進システムに付随する望ましくない変動なしに、航空機の操縦性を高める主流の流体的スラスト偏向が提供される。さらに、流体偏向装置の構成部品は、排気ノズルにおける極度の高温から保護され、そのような高温に耐え得る特別な材料を用いる必要性が実質的に排除される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】二次元の排気ノズルを備えるジェットエンジンの概略図。
【図２】本発明による偏揺れ偏向装置を備えた二次元の排気ノズルの上面図。
【図３】本発明による排気ノズルの端面図。
【図４】本発明による他の実施例の排気ノズルの上面図。
【図５】偏揺れ偏向装置が中央位置にある状態の排気ノズルの断面図。
【図６】偏揺れ偏向装置が片寄った位置にある状態の排気ノズルの断面図。
【図７】ノズルライナの部分拡大図。
【図８】カバープレートの部分拡大図。
【図１】
2006125397.tif 000003
【図２】
2006125397.tif 000004
【図３】
2006125397.tif 000005
【図４】
2006125397.tif 000006
【図５】
2006125397.tif 000007
【図６】
2006125397.tif 000008
【図７】
2006125397.tif 000009
【図８】
2006125397.tif 000010