(57)【要約】【課題】タービンエンジン内の流体を冷却するための装置および方法を提供する。【解決手段】タービンエンジン用のファンケーシング組立体は、ケーシングを通るように形成された流路を有する周壁を有する環状ファンケーシングを含むことができる。ファンケーシング冷却器は、周壁に向い合うように本体を含み、少なくとも１つの導管が、加熱流体の流れを流して、流路を通る空気の流れで加熱流体を対流冷却するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁（４３）を有するファンケーシング（３８）用のファンケーシング冷却器（５０）であって、
前記周壁（４３）に向い合う第１の表面（５２）、前記第１の表面（５２）の反対側の第２の表面（５４）、および少なくとも１つの感熱部（７６）を有する本体（７０）と、
前記第２の表面（５４）に近接して流体の流れを流すように構成され、前記ファンケーシング（３８）を通って流れる空気（７２）に前記流体から熱を伝達するように配置された、前記本体（７０）内に設けられた少なくとも１つの導管（７４）とを備え、
前記少なくとも１つの感熱部（７６）が、熱条件の変化に反応して、前記ファンケーシング冷却器（５０）の少なくとも一部分を、前記ファンケーシング（３８）を通る空気流（７２）内に受動的に配置するように構成される、ファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項２】
前記感熱部（７６）が、前記第１の表面（５２）を形成する前記本体（７０）の一部分を含む、請求項１記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項３】
前記本体（７０）が、熱条件の変化に反応する一組の金属層（７８）を含む、請求項２記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項４】
前記本体（７０）が、アルミニウム合金の層とアルミニウムケイ素炭化物の層とを含む、請求項３記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項５】
前記本体（７０）がさらに、前記本体（７０）の前記第１の表面（５２）の反対側の部分に、セグメント化された連続したフィン（８４）または離散したフィン（８４）のうちの一方を含む、請求項２記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項６】
前記本体（７０）がさらに、前記連続したフィンセグメント（８４）間に配置された少なくとも１つのヒンジ（９０）を含む、請求項５記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項７】
前記本体（７０）が、前記熱条件の変化に反応して前記セグメント化された連続したフィン（８４）または離散したフィン（８４）の迎え角（α）の向きを増大させるように構成される、請求項５記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項８】
前記ファンケーシング冷却器（５０）の前方セクション（９２）または後方セクション（９４）が、前記ファンケーシング（３８）の前記周壁（４３）に動作可能に結合される、請求項１記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項９】
前記前方セクション（９２）が、前記後方セクション（９４）から傾斜した角度（８９９）で配置される、請求項８記載のファンケーシング冷却器（５０）。
【請求項１０】
前記前方セクション（９２）に動作可能に結合された機械的なアクチュエータ（７９６）をさらに備える請求項８記載のファンケーシング冷却器（５０）であって、前記感熱部（７６）が前記後方セクション（９４）に動作可能に結合される、ファンケーシング冷却器（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却器を有するファンケーシング組立体および作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機で使用される現在のエンジンは、何らかの方法でエンジンから放出しなければならないかなりの量の熱を発生する。熱交換器は、そのようなエンジンから熱を放出する方法を提供する。例えば、熱交換器は、エンジンの一部分の周囲にリング状に配置することができる。
【０００３】
オイルを使用して、エンジン軸受、発電機などのエンジン構成部品から熱を放散することができる。典型的には、熱は、空冷オイル冷却器、より詳細には、表面空冷オイル冷却器システムによってオイルから空気に伝達されてオイル温度をほぼ１００°Ｆから３００°Ｆの望ましい範囲に保つ。多くの場合、周囲環境は−６５°Ｆと低い場合がある。
【０００４】
表面空冷オイル冷却器などの熱交換器は、タービンジェットエンジンファンケース内に配置されて、バイパス空気を使用して潤滑油のエネルギーを強制対流によって取り去ることができる。冷却器は、強制対流にする複数のフィンを含むことができる。空気流速度に対するフィンの幾何形状および高さは、エネルギー伝達にとっては重要なパラメータであり、最大エンジン負荷に対応する寸法となっている。非ピーク要求条件中では、冷却器は熱的に過大寸法であり、空力抵抗を最小限にするようには最適化されていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、本開示は、周壁を有する環状ファンケーシングを含むファンケーシング組立体に関する。ファンケーシング組立体は、周壁に向い合う第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面と、第２の表面に近接して加熱流体の流れを流すように構成された少なくとも１つの導管とを有する本体を有するファンケーシング冷却器を含む。本体は、環状ファンケーシングを通って流れる空気に加熱流体から熱を伝達するように配置される。本体は、熱条件の変化に反応して、ファンケーシング冷却器の少なくとも一部分を、環状ファンケーシングを通って流れる空気内に受動的に配置するように構成された少なくとも１つの感熱部を含む。
【０００６】
別の態様では、本開示は、バイパスダクトを有する航空機エンジン用のファンケーシング冷却器に関する。ファンケーシング冷却器は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面と、第２の表面に近接して加熱流体の流れを流すように構成された少なくとも１つの導管とを含む熱交換器本体を含み、本体は、バイパスダクトを通って流れる空気に加熱流体から熱を伝達するように配置され、また、本体は、熱条件の変化に反応して形状を変えるように構成された少なくとも１つの感熱部を含む。
【０００７】
さらに別の態様では、本開示は、航空機エンジンのバイパスダクト内の空冷オイル冷却器の作動方法に関する。本方法は、第１の基準温度に達すると、バイパスファンダクト内に空冷オイル冷却器を配置することを含む。この配置は受動的な配置であり、熱条件の変化に反応して空冷オイル冷却器の感熱部が形状を変えることを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】環状ファンケーシングに沿って冷却器を備えたタービンエンジン組立体の概略部分切断図である。
【図２】一組の金属層と四組のフィンを有する本体を含む図１の冷却器の断面図である。
【図３Ａ】冷却器の後方部に沿って配置された金属層の組を有する図１の冷却器であって、第１の初期位置のある冷却器の斜視図である。
【図３Ｂ】引込位置に変形した図３Ａの冷却器の斜視図である。
【図３Ｃ】展開位置に変形した図３Ａの冷却器の斜視図である。
【図４】冷却器の前方部に沿って配置された一組の金属層を有し、フィンの組の間に広いヒンジがある、図１の冷却器の斜視図である。
【図５Ａ】三組のフィンを有し、一組の金属層が冷却器全体に沿って延在する、図１の冷却器の斜視図である。
【図５Ｂ】凸状曲線と凹状曲線とを有する図５Ａの冷却器の斜視図である。
【図６Ａ】第１の初期位置にある、四組のフィンを有する図１の冷却器の斜視図である。
【図６Ｂ】凸状曲線と凹状曲線とを有する、第２の位置にある図６Ａの冷却器の斜視図である。
【図６Ｃ】冷却器の長さに沿って凸状曲線を有する、第３の位置にある図６Ａの冷却器の斜視図である。
【図７】ファンケーシング組立体によって画定され、平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器を有する環状通路の斜視図である。
【図８Ａ】平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器の異なる輪郭形状を示す、図７の冷却器の概略側面図である。
【図８Ｂ】平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器の異なる輪郭形状を示す、図７の冷却器の概略側面図である。
【図８Ｃ】平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器の異なる輪郭形状を示す、図７の冷却器の概略側面図である。
【図８Ｄ】平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器の異なる輪郭形状を示す、図７の冷却器の概略側面図である。
【図８Ｅ】平坦で、はめ込まれたケーシング冷却器の異なる輪郭形状を示す、図７の冷却器の概略側面図である。
【図９Ａ】冷却器の下流部に感熱部を有する冷却器の斜視図である。
【図９Ｂ】上流部は機械的に作動し、下流部は熱的に作動した状態の図９Ａの冷却器の斜視図である。
【図１０Ａ】傾斜した上流部、および冷却器の下流部に感熱部を有する冷却器の斜視図である。
【図１０Ｂ】下流部が熱的に作動した状態の図１０Ａの冷却器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書で開示する実施形態は、表面空冷オイル冷却器などのファンケーシング冷却器に関し、より詳細には、航空機エンジンなどのエンジン内で受動的に配置可能な表面冷却器に関する。例示的な表面冷却器を使用して効率的に冷却することができる。さらに、本明細書で使用される用語「表面冷却器」は、用語「熱交換器」と交換可能に使用することができる。表面冷却器は、本明細書で使用されるとき、限定するものではないが、ターボジェット、ターボファン、ターボ推進エンジン、航空機エンジン、ガスタービン、蒸気タービン、風力タービン、および水力タービンなどの様々な型の用途に適用できる。
【００１０】
現在の表面冷却器は、典型的には、空気流路内に延在して、強制対流によって表面冷却器から熱を移動させる静止構造体である。表面冷却器は、空気流に向い合うように空気流路内に延在する一組のフィンを含むことができる。空気流速度に対するフィンの幾何形状は、エネルギーの伝達を決定し最大化するためには重要である。フィンは、ピーク要求条件中、最大エンジン負荷条件に対する寸法となっている。ピーク要求条件中は、エンジン温度は高く、そのため冷却に対して要求が増大し、冷却を改善するために大きなフィンを必要とする。オフピーク条件中は、表面冷却器およびフィンは過大な大きさとなり、それによって不必要な空力抵抗が生じて、エンジンの燃料消費率を増大させる。したがって、ピーク要求条件中に表面冷却器によって十分なエネルギー移動を維持しながら、燃料消費率を改善するために、冷却性能と抗力とを適応的にバランスさせる必要がある。
【００１１】
本開示の態様は、燃料消費率を改善することになる抗力の低減と同時に、エンジン冷却を最適化する改善された設計を有する。表面冷却器が、航空機エンジンのオイル冷却システムに使用するように構成されるときの例示的な環境を図１で簡単に説明する。より詳細には、図１は長手方向軸１２を有する例示的なタービンエンジン組立体１０を示す。流路１４は、長手方向軸１２に沿って画定することができる。タービンエンジン１６、ファン組立体１８、およびナセル２０は、タービンエンジン組立体１０内に含むことができる。タービンエンジン１６は、圧縮機２４、燃焼セクション２６、タービン２８、および排気部３０を有するエンジンコア２２を含むことができる。内側カウル３２は、エンジンコア２２を半径方向に取り囲むことができる。
【００１２】
ナセル２０の部分は、説明を明瞭にするために切り取られている。ナセル２０は、内側カウル３２を含むタービンエンジン１６を取り囲む。このように、ナセル２０は、内側カウル３２を半径方向に取り囲む外側カウル３４を形成する。内側カウル３２と外側カウル３４との間に環状通路３６を形成するように、外側カウル３４は、内側カウル３２から離間している。環状通路３６は、流路１４に沿って流れる空気流の一部分がエンジンコア２２をバイパスすることができるバイパスダクトとすることができる。環状通路３６は、ノズルと、概ね前方から後方へのバイパス空気流通路とを特徴付ける、形成する、または画定する。環状ファンケーシング組立体３８は環状の前方ケーシング４０および後方ケーシング４２を有し、環状ファンケーシングは周壁４３を有して、ナセル２０によって形成された外側カウル３４の一部分を形成するか、またはストラット（図示せず）を介してナセル２０の部分から吊り下げることができる。
【００１３】
作動中、空気は、流路１４に沿ってファン組立体１８を通って流れ、空気流の第１の部分４４と第２の部分４６とに分かれる。空気流の第１の部分４４は、圧縮機２４を通って流れ、ここで、空気流はさらに圧縮され、燃焼器セクション２６に供給される。燃焼セクション２６からの高温の燃焼生成物（図示せず）は、タービン２８を駆動し、したがってエンジン推力を生じさせるために使用される。環状通路３６は、ファン組立体１８から吐出された空気流の第２の部分４６を、エンジンコア２２の周りをバイパスさせるのに利用される。
【００１４】
タービンエンジン組立体１０は、特有の熱管理問題を有する場合があり、ファンケーシング冷却器５０（以降、「冷却器」）または冷却器組立体などの表面空冷オイル冷却器を含む熱交換器システムは、タービンエンジン組立体１０に取り付けられて熱の放散を助けることができる。このような例には、１つの非限定的な例として、熱交換器が含まれる。図示の例では、冷却器５０は、周壁４３に向い合う第１の表面５２（図２）と、第１の表面５２の反対側で、環状通路３６の周壁４３に向い合う第２の表面５４とを含む。冷却器５０は、ファンケーシング流路の空気の第２の部分４６内に位置するように、周壁４３に取り付けることができる。冷却器５０はさらに、第２の端部５８から離間した第１の端部５６と、両側にある前方縁６０および後方縁６２とを含む。前方縁６０または後方縁６２は、環状ファンケーシング３８の周壁４３に動作可能に結合することができる。あるいは、冷却器５０は、第１の表面５２（図２）の任意の部分に沿って周壁４３に結合することができる。
【００１５】
冷却器５０は、例示的な空冷オイル冷却器を含む任意の適切な冷却器または熱交換器とすることができる。冷却器５０は、後方ケーシング４２の近くに描かれているが、冷却器５０はファンケーシング３８に沿ったいかなる場所にも配置することができることを理解すべきである。さらに、冷却器５０は、外側カウル３４の内側、または内側カウル３２の外側に沿ったいかなる場所にも配置されて、環状通路３６を通過する空気流４８の第２の部分に向い合うことができることが考えられる。したがって、冷却器５０は、カウル３２、３４によって画定された環状通路３６に沿った任意の位置でエンジン組立体１０に結合することができる。
【００１６】
図２は、例えば、タービンエンジン組立体１０で使用することができ、図１の冷却器５０とすることができる１つの例示的な冷却器５０を示す。冷却器５０は本体７０を含む。本体７０は、第１および第２の表面５２、５４を含む。第１の表面５２は、周壁４３に向い合うように示されている。
【００１７】
少なくとも１つの導管７４が本体７０内に形成される。導管７４は、例えば、冷却器５０の領域にわたる単一の導管とすることができる。別の例では、導管７４は、本体７０を通って延在する複数の導管とすることができる。さらに別の例では、導管７４は、本体７０を通る蛇行経路に形成された単一の導管とすることができる。１つまたは複数の導管７４の任意の構成が考えられ、また、導管７４の数が冷却器５０を限定しないことを理解すべきである。導管７４は、第２の表面５４の近くの加熱流体の流れを流すように構成される。加熱流体の流れは、例えば、冷却するために冷却器５０に導かれたオイルまたはバイパス空気の加熱流れとすることができる。
【００１８】
感熱部７６は本体７０に含まれる。感熱部７６は、本体７０の一部分を形成することができ、また、第１の表面５２を形成する、または第１の表面５２の近くに配置することができる。感熱部７６は、熱条件の変化に反応して、環状ファンケーシング３８を通って流れる空気内に冷却器５０の少なくとも一部分を受動的に配置するように構成される。本体７０または感熱部７６は、一組の金属層７８を含むことができる。この一組の金属層７８は、第１の層８０と第２の層８２とを含むことができる。第１の層８０は、第１の表面５２を形成することができ、ファンケーシング組立体３８または周壁４３の近くに配置することができる。感熱部は、温度の変化などの熱条件の変化に反応して、形状を変えるように構成される。
【００１９】
一組の金属層７８は全体的に、あるいは第１または第２の層８０、８２はそれぞれ、熱条件の変化に反応することができる。熱条件は、例えば、温度変化とすることができる。第１および第２の層８０、８２は、例えば、それぞれ、アルミニウム合金製およびアルミニウムケイ素炭化物（ＡｌＳｉＣ）製とすることができる。別の例では、金属層７８は、ニッケルチタン（Ｎｉ−Ｔｉ）形状記憶箔、または他の金属マトリックス複合体（ＭＭＣ：ｍａｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の層を追加して、またはそれらに代替して含むことができる。さらに、本体７０は、アルミニウム合金およびアルミニウムケイ素炭化物を含む金属層の組７８より作ることができる。
【００２０】
金属層の組７８は、複数の別々の層を有することができ、組み合わさって、複数の層状の材料を有する複合金属板などの板状の感熱部７６を形成する任意の数の層を有する。特製の金属材料のテープもまた使用することができる。層８０、８２を含む感熱部７６は、温度の上昇または下降などの熱条件の変化に基づいて少なくとも部分的に変形することができる。一例では、感熱部７６は、バイメタルまたは形状記憶合金の板とすることができる。このような例では、感熱部７６の熱作動は、適切な熱膨張係数の材料を選択すること、および直接接合されるアルミニウム合金およびアルミニウム金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）、アルミニウムケイ素炭化物（ＡｌＳｉＣ）の板の寸法によって調整することができる。
【００２１】
さらなる非限定的な例として、第１の層８０は、変形および再形成可能な展伸材を含むことができ、第２の層８２は、温度の変化に対して変形する第１の層８０の長さに沿って延在する感熱材料を含むことができる。層８０、８２は、連続または不連続で、本体７０に沿って全体的に、または部分的に延在することができる。不連続な層は、感熱部７６の形状の幾何学的変化を明確に決定するために、本体７０に個別に配置することができる。個別の層によって、冷却器５０は、温度の変化に基づいて局所的に形状を変化し、一方、個別の層のない、または温度の変化がない領域では、冷却器５０の形状は維持される。
【００２２】
非限定的な例として、超音波付加製造（ＵＡＭ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）または付加金属堆積、または他の代替の金属接合／堆積プロセスを、異なる材料を積層して、層８０、８２から形成される単一の積層複合金属板を製作するために使用することができる。第１および第２の層８０、８２は、限定するものではないが、高強度アルミニウム合金およびＡｌＳｉＣを含むことができる。任意の適切な材料を使用することができ、このような材料を選択すると、温度に依存した内部の歪差を生じさせる。ＡｌＳｉＣ内の炭化ケイ素（ＳｉＣ）の体積分率を変えて、熱膨張係数（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）を調整することができる。ＳｉＣの割合に応じて、ＡｌＳｉＣのＣＴＥは７から２０ｐｐｍ／Ｃまで変えることができ、さらに割合を変えると、５から３５ｐｐｍ／Ｃまで考えられる。このような設計によって、熱条件の変化、より具体的には、温度の上昇または下降に対して感熱部７６を作動、または変形させることができる。さらに、二元および三元Ｎｉ−Ｔｉ形状記憶箔を、熱作動材料として追加して組み込むことができる、またはＭＭＣ箔と共に組む込むことができる。これらの合金は、特定の調整可能な温度で作動して形状を変化するように設計される。このような形状は、例えば、層８０、８２全体でのＳｉＣ、または、他の形状記憶合金材料の局所的な割合を調整することに基づいて詳細に生成することができる。
【００２３】
使用される合金およびスマート金属は、ＵＡＭプロセスまたは付加電鋳を使用するなど付加製造法で作ることができて、質量を小さくすると共に冷却器５０の冷却を最大限にするように最適化することができる。さらに、複雑な３Ｄプリントの運動学的な特徴を追加して、インサイチュ加工、層状超音波溶接、および二次レーザ溶接を組み合わせて使用することができる。
【００２４】
本体７０はさらにフィン８４を含むことができる。フィン８４は、第１の表面５２の反対側の第２の表面５４上に形成される。フィン８４は、連続したフィンセグメントと同様に、細長い連続したフィン、セグメント化されたフィン、または複数の離散したフィンを含むことができる。フィン８４は、空気流７２の一部分８６がフィン８４を通過することができるように空気流７２内に延在する。フィン８４の組は互いに離間して、隣接するフィン８４の組の間にチャネル８８を画定することができる。冷却器５０のチャネル８８は部分的なヒンジを形成することができる、または、本体７０内にヒンジ９０を形成することができる。本体７０内に形成されたヒンジ９０は、チャネル８８に隣接することができる。
【００２５】
本体７０は、環状ファンケーシング３８を通って流れる空気または空気流７２に加熱流体から熱を伝えるように配置される。加熱流体が導管７４を通過して、フィン８４および第２の表面５４に熱を伝えることができる。例えば、空気流７２は、図１の流路１４に沿って流れる空気とすることができる、または環状ファンケーシング３８を通過する空気流の第２の部分４６とすることができる。フィン８４および第２の表面５４に沿う空気流７２の対流によって、加熱流体から熱が移動して流体を冷却する。
【００２６】
冷却器５０は、取付台９１を用いて周壁４３でファンケーシング３８に取り付けることができる。取付台９１は、冷却器５０を空気流７２通路内に配置すると共に、周壁４３に接触しないで感熱部７６を屈曲できるようにする。取付台９１は、例えば、ブラケットとすることができる。ブラケットは、感熱部７６が変形して動きやすくなるように、好ましい位置で節点または固定点となることができる。さらに、取付台９１は、冷却器５０がファンケーシング３８に対してより大きく、またはより確定的に動くことができるように、回転ヒンジまたは屈曲部を含むことができると考えられる。
【００２７】
次に、図３Ａ〜３Ｃを参照すると、初期位置、展開位置、および引込位置にある例示的な冷却器１５０の側面図が示されている。図３Ａ〜３Ｃの冷却器１５０は、図２の冷却器５０と実質的に同様なものとすることができる。したがって、１００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。
【００２８】
図３Ａを参照すると、冷却器１５０は初期位置にあるように示されており、初期位置では、本体１７０は、例えば、エンジンの水平軸、または冷却器１５０に沿って通る空気流１７２と平行、または実質的に平行となる直線状の配置を有する。冷却器１５０は、単一のヒンジ１９０のみを含むように示されている。ヒンジ１９０は、冷却器１５０に沿って周方向に延在する「ｔ字形」の溝１９１を含む。ヒンジ１９０は、本体１７０内に組み込まれた屈曲回転ヒンジであり、運動力学的に動くとき、本体１７０が屈曲するのを助け、部分的に画定する。ヒンジ１９０は、隣接するフィン１８４の軸方向の組の間に配置されているように示されている。
【００２９】
冷却器１５０の前方セクション１９２および後方セクション１９４は、ヒンジ１９０、チャネル１８８、または軸方向に配置されたフィン１８４の組の両側に画定することができる。あるいは、前方および後方セクション１９２、１９４は、冷却器１５０の軸方向の区画として画定することができる。前方または後方セクション１９２、１９４は、感熱部において、または本体１７０に沿って、環状ファンケーシング３８（図１）の周壁４３（図１）に結合することができる。感熱部１７６は、後方セクション１９４の真下に、および前方セクション１９２の一部の下に配置される。したがって、感熱部１７６は後方縁１６２と位置が合うことができる。
【００３０】
取付台１９３を使用して、冷却器１５０をファンケーシング組立体３８に取り付けることができる。取付台１９３は、冷却器１５０をファンケーシング組立体３８の上方に配置して、冷却器１５０の下方に隙間１９５を画定することができる。冷却器１５０は、取付台１９３の周りで作動または曲がることができる。
【００３１】
図３Ｂを参照すると、冷却器１５０は、温度の下降などの熱条件に反応して、後方セクション１９４を空気流１７２から離れるように引込位置に動かし、少なくとも部分的に隙間１９５に入るように動かす。引込位置では、冷却器１５０のフィン１８４または他の部分は、周壁４３の表面の下方に延在して、空気流１７２内にある冷却器１５０の表面積を最小限にすることができる。したがって、後方セクション１９４またはフィン１８４でのいかなる空力抵抗も最小限になる。図示の引込位置では、冷却器１５０は、冷却器１５０の底部に沿って移し替えたエンジン水平軸１２に対して、またはエンジン１０（図１）を通る流線流１４に平行な軸に対して、迎え角αを画定するような形状となることができる。引込位置において、迎え角αは、１つの非限定的な例では、−５度から−３５度などの負となることができる。迎え角αの負の値は、空気流１７２から離れる配置を表す。この位置では、空力抵抗は最小限になるが、冷却器１５０の冷却有効度もまた最小限になる。引込位置は、エンジンの最低運転温度などのオフピーク要求条件での熱条件の結果として生じることができることを理解すべきである。
【００３２】
図３Ｃを参照すると、冷却器１５０は、温度の上昇などの熱条件に反応する。感熱部１７６は、作動して、または動いて、後方セクション１９４を空気流１７２のより多くの量に向い合う展開位置に変形させる。展開位置において、後方セクション１９４は、１つの非限定的な例では、５度から３５度などの正の迎え角αで配置される。迎え角αの正の値は、空気流１７２に入る配置を表す。
【００３３】
展開位置では、冷却器１５０は、空気流１７２に向い合う表面積がより大きくなるような形状で、フィン１８４での空力抵抗および冷却有効度を増大させる。本体１７０は、熱条件の変化に反応してフィン１８４の迎え角αを増大させるように構成することができる。
【００３４】
第１の位置（図３Ａ）と引込位置または展開位置（図３Ｂ〜３Ｃ）との差は、迎え角αによって表すことができる。感熱部１７６は湾曲して、または曲線形状を形成して、冷却器１５０の一部分を空気流１７２に入るように、または空気流１７２から出るように変形させることができる。このような曲率によって、感熱部１７６を迎え角αで方向づけることができる。迎え角αは、０度と１０度との間とすることができ、典型的な冷却器１５０に対する１つの非限定的な例では、５度とすることができる。迎え角αがつくと、異なる半径長さで配列されたフィン１８４が空気流１７２のより大きな領域およびより多くの量に向い合うように傾斜した向きになることができる。したがって、冷却器１５０の冷却有効度が増大する。
【００３５】
冷却器１５０が引込位置または展開位置のとき、冷却器１５０によって生じる空力抵抗は、第１の位置（図３Ａ）の冷却器１５０によって生じる空力抵抗に比べて増大する、または減少することを認識すべきである。したがって、熱条件を使用して、冷却があまり必要でないときに、燃料効率を最大限にするために、空力抵抗を最小限にしながら冷却器１５０による冷却に対する必要性のバランスをとることができる。さらに、展開位置は、高い運転温度などのピーク要求条件中の熱条件の結果として生じることができることを認識すべきである。
【００３６】
感熱部１７６は、熱条件に基づいて湾曲するため、冷却の必要性と最小限の空力抵抗とのバランスをとるように、冷却器１５０を熱条件に基づいて受動的に変形させることができる。例えば、オイル冷却に対して最高要求温度などの華氏２００度より高い温度などの特定の温度で冷却器１５０を変形および回転させる一方、非限定的な例では、華氏１９０度より低い温度などのより低い要求条件中では初期位置に留めるように、感熱部１７６を調整することができる。
【００３７】
感熱部１７６または冷却器１５０の熱条件および変形は、簡単な可変または一様断面の片持板の式、および有限要素解析のシミュレーションを使用して決定することができる。最初にバイメタル板に対する閉形式熱歪解を使用して熱作動たわみを見積った。１つの非限定的な例では、曲率半径は、式（１）などの可変断面の片持梁の式によって表すことができる。
【００３８】
【数１】
2018119543.tif 000003
回転角は式（２）によって表すことができる。
【００３９】
【数２】
2018119543.tif 000004
ここで、ρは曲率半径、ｔは作動構成部品の全厚さ、ｍは第２の材料に対する第１の材料の厚さ比、ｎは２つの材料間の弾性係数の比、α２は第２の熱膨張係数、α１は第１の熱膨張係数、Ｔｈは高温の温度、Ｔｃは低温の温度、θは回転角、Ｌは作動構成部品の長さである。したがって、曲率半径ρおよび回転角θが決まると、感熱部に対する回転角θの決定に基づいて式（２）を用いて迎え角αを決めることができる。さらに、回転角θおよび迎え角αは、ＡｌＳｉＣ層内のＳｉＣの量に基づいて調整することができる。
【００４０】
したがって、図３Ａ〜３Ｃの感熱部１７６によって測定される温度に基づいて、高要求条件中での冷却器１５０の冷却を最大限にする必要性と低要求条件中での冷却器１５０の空力抵抗を最小限にすることとの間でバランスをとることができる。このようなバランスは、例えば、感熱部１７６を構成するＡｌＳｉＣ中のＳｉＣの量によって調整することができる。
【００４１】
次に、別の例示的な冷却器２５０を示す図４を参照すると、感熱部２７６は前方縁２６０と位置が合うことができる。図４の要素は、図３Ａ〜３Ｃの要素と実質的に同様なものとすることができる。したがって、１００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。感熱部２７６は、例えば、後方セクションを空気流２７２内に変形させるために、後方セクション２９４近くにより多量のＳｉＣを含むことができ、一方、前方セクション２９２におけるＳｉＣの量は、前方セクション２９２が後方セクション２９４への空気流を妨げないように最小限である。ヒンジ２９０は、本体２７０のチャネルとして形成することができ、周方向または接線方向に延在する。このチャネルは、図３Ａ〜３Ｃの「ｔ字形」のヒンジ１９０とは異なるようにすることができる。チャネル状のヒンジ２９０によって、本体２７０はより大きく曲がることができ、感熱部２７６による冷却器２５０の変形をしやすくしている。
【００４２】
取付台２９３は前方縁２６０に隣接して配置されているが、これを冷却器２５０の軸方向に沿った任意の場所に配置して、感熱部２７６の作動に基づいて冷却器２５０を異なる、または固有の形状にすることができることを認識すべきである。
【００４３】
次に、図５Ａ〜５Ｂを参照すると、別の例示的な冷却器３５０が示されている。図５Ａ〜５Ｂは実質的に図４と同様であるので、１００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。図５Ａでは、フィン３８４は、軸方向に配列された三組のフィン３８４に配列することができ、ここでは、複数のフィン３８４が周方向に延在している。フィン３８４は互いに離間して、空気流３７２のいくらかの量がフィン３８４間を通ることができる。ヒンジ３９０は隣接するフィン３８４の組の間に配置されて、感熱部３７６による冷却器３５０の変形を容易にすることができる。ヒンジ３９０は、周方向に延在するチャネルとすることができるが、ヒンジ３９０に対しては、図３Ａ〜３Ｃの「ｔ字形」のヒンジなど、任意の形状または向きが考えられる。感熱部３７６は、前方から後方まで冷却器３５０全体に沿って延在する。したがって、感熱部３７６の変形する形状を特別に調整するために、個別のＳｉＣの量を使用することができる。図示のように、冷却器３５０は、図３Ａと同様な初期位置にある。取付台３９３は、冷却器３５０の軸方向中央位置に配置されているが、いかなる位置も考えられる。
【００４４】
次に、図５Ｂを参照すると、１つの例として、展開位置に変形した冷却器３５０が示されており、ここでは、取付台３９３は冷却器３５０の軸方向中央に配置されている。感熱部３７６は個別の材料を含んで、冷却器３５０に対して形状または輪郭を個別に画定することができる。中央セクション３９６は、前方セクション３９２と後方セクション３９４との間に配置される。中央セクション３９６は、取付台３９３で環状ファンケーシング３８の周壁４３に動作可能に結合することができる。凹状曲線３９８および凸状曲線４００を感熱部３７６に沿って形成することができ、曲線３９８と曲線４００との間に屈曲点４０２を有する。前方部または前方セクション３９２は凹状曲線３９８を有することができ、一方、後方部または後方セクション３９４は凸状曲線４００を含むことができる。凹状曲線３９８によって冷却器をさらに空気流３７２内に配置することができ、中央セクション３９６のフィン３８４は前方セクション３９２のフィン３８４の半径方向内側に配置される。したがって、中央セクション３９６のフィン３８４を、第１のセクション３９２のフィン３８４に妨げられることなく、より多くの量の空気流３７２に向い合う表面積を増大するように向けることができる。さらに、凹状曲線４００は、前方セクション３９２のフィン３８４を、流入する空気流３７２の方へわずかに向ける。冷却器３５０の一部分は周壁４３内に配置されるが、フィン３８４は、より多くの量の空気流３７２に向い合うような角度が付けられる。冷却器３５０の一部分は隙間３９５に配置されているが、取付台３９３は、展開位置において、冷却器３５０のいかなる部分も隙間３９５内に延在せず、また、周壁４３の半径方向内側に留まらないような寸法とすることができることを理解すべきである。
【００４５】
さらに、凸状曲線４００によって後方セクション３９４のフィン３８４は中央部３９６のフィン３８４の半径方向内側に配置されて、後方部３９４のフィン３８４が、前方部３９２および中央部３９６によって妨げられることなく空気流３７２に曝される。展開位置は、高運転温度などのピーク要求条件中の熱条件の結果として生じることができることを認識すべきである。
【００４６】
次に、図６Ａ〜６Ｃを参照すると、四組のフィン４８４を有する別の例示的な冷却器４５０が示されている。図６Ａ〜６Ｃに示した例は、図５Ａ〜５Ｂに示したものと実質的に同様とすることができる。したがって、１００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。特に、図６Ａを参照すると、冷却器４５０は四組のフィン４８４を含み、各組のフィン４８４の間に配置されたヒンジ４９０を有する。冷却器４５０は、非例示的な例では、エンジン中心線、または空気流４７２の流路に平行となるなど、感熱部４７６が直線状の位置にある初期位置で配置されている。取付台４９３は、冷却器４５０の軸方向中央に配置されているが、いかなる位置も考えられる。
【００４７】
図６Ｂでは、展開位置の冷却器４５０が示されており、本体４７０は、前方縁部５１０、前方中央部５１２、後方中央部５１４、および後方縁部５１６に分けることができる。凹状曲線４９８は、前方縁部５１０と前方中央部５１２との間を延在することができる。凸状曲線５００は、後方中央部５１４と後方縁部５１６との間を延在することができる。屈曲点５０２は、冷却器４５０の軸方向中央に配置される。屈曲点５０２は、冷却器４５０の軸方向中央からずらして、凹状曲線４９８または凸状曲線５００のうちの一方を他方より、空気流４７２に沿う軸方向に長くすることができることを理解すべきである。そのような形状または輪郭は、例えば、感熱部のＡｌＳｉＣ中にＳｉＣを個別に配置することによって形成することができる。図示のように、図６Ｂの曲率は、温度の上昇などの熱条件の変化と共に生じる展開位置とすることができる。展開位置では、フィン４８４は、空気流４７２のより大きな表面積およびより多い量に向い合い、凹状曲線４９８は冷却器４５０の前方部を周壁４３および隙間４９５内に向け、一方、冷却器４５０の後方部を周壁４３から離れるように半径方向内側に延在させて、冷却器４５０の残りの部分によって妨げられることなくより多くの空気流に向い合うようにする。展開位置は、高運転温度などのピーク要求条件中の熱条件の結果として生じることができることをさらに認識すべきである。
【００４８】
次に、図６Ｂの代替の展開位置を示している図６Ｃを参照すると、凹状曲線４９８は冷却器４５０の全体に延在することができ、その結果、前方中央部５１２などの部分は空気流４７２内にさらに延在することができるが、一方、後方部５１４、５１６は共に、空気流４７２または軸方向に対して、前方部５１０、５１２の後ろに隠れることがさらに考えられる。したがって、冷却器４５０は、本体４７０の形状または輪郭を個別に調整して、冷却効率と空力抵抗とのバランスをとることができることを認識すべきである。冷却器４５０の前方および後方部は、半径方向外向きにファンケーシング３８および周壁４３内に延在するように作動する。この代替の展開位置では、前方部５１０、５１２は、より多くの量の空気流４７２に向い合うことができ、一方、後方部５１４、５１６は、より少ない量の空気流４７２に向い合うことができる。したがって、感熱部４７６は、熱条件またはエンジン１０（図１）に対する特定の必要性に対して特別に調整して、冷却器４５０での冷却を最適化することができることを認識すべきである。冷却効率に対する必要性と空力効率との間のバランスは、受動的に保つことができる。この代替の展開位置は、ピーク要求温度より低い高運転温度などのオフピーク要求条件中の熱条件の結果として生じることができることをさらに認識すべきである。
【００４９】
感熱部４７６が、凹状曲線４９８全体、凸状曲線５００全体、または凹状曲線４９８と凸状曲線５００の一部分のみを形成することができることも認識すべきである。冷却器４５０はまた、複数の屈曲点を有する複数の曲線４９８、５００を含むことができる。したがって、感熱部４７６は、任意の形状または輪郭となるように本体４７０を特別に向けるように調整することができることを認識すべきである。このような形状または輪郭は、様々な運転温度などの個別の熱条件に特に関係することができる。
【００５０】
次に、図７を参照すると、本開示の態様による冷却器６５０はブロック体６７０を含むことができる。本体６７０はブロックとして示されているが、任意の形状が考えられる。図７の冷却器は、冷却器を空気流路内に受動的に作動させるための感熱材料に関しては、図２〜６Ｃの冷却器と実質的に同様であることを認識すべきである。しかしながら、図７の冷却器６５０はプレート型冷却器であり、一方、前記の図２〜６Ｃの冷却器は、冷却器での対流熱伝達を改善するためのフィンを含む。フィンは熱伝達を改善することができると同時に、空力抵抗もまた増大させることを理解すべきである。
【００５１】
複数の導管６２０が本体６７０内に配置されて、オイルなどの流体のある量を、本体６７０を通して供給することができる。入口導管６２２および出口導管６２４は本体６７０に結合されて、その量の流体が導管６２４に入る、かつ導管６２４から出ることができる。冷却器６５０は、ファンケーシング組立体３８（図１）内に配置することができる。冷却器６５０は、第１の表面６２６および第２の表面６２８を含むことができる。例えば、第１の表面６２６は、図１のファンケーシング組立体３８の周壁４３と面一とすることができる。
【００５２】
冷却器６５０は、ファンケーシング組立体３８内で、２枚のアウトボード案内翼６３０の間に配置することができる。冷却器６５０は、図１のファン組立体１８のブレードなどの複数のファンブレード６３２の下流または後方に配置することができる。ファンブレード６３２は、空気流６７２を、アウトボード案内翼６３０を通って冷却器６５０を超えるように後方に駆動することができ、その結果、空気流６７２の一部分は冷却器６５０の第１の表面６２６に沿って通る。
【００５３】
次に、図８Ａ〜８Ｅを参照すると、冷却器６５０の側面図が示されており、冷却器６５０に対して異なる例示的な形状および輪郭が示されている。１つの表面に沿う一組の層を含む冷却器６５０またはその部分は、一例では、層状のアルミニウム合金、例えばＡｌＳｉＣのような本明細書で説明した材料などの感熱材料６７６より作ることができ、その結果、冷却器６５０の少なくとも一部分を、冷却空気流のより多くの、またはより少ない領域または量と向い合うように配置することができる。したがって、冷却有効度を、空力抵抗を最小限にすることとバランスさせることができる。
【００５４】
図８Ａを参照すると、冷却器６５０は初期位置にあり、第１の表面６２６が空気流６７２内に配置されるように直線状の配置とすることができる。取付台６３４は、冷却器６５０の軸方向中央で冷却器６５０に含まれて、冷却器６５０をファンケーシング３８の周壁４３に取り付けることができる。取付台６３４が、冷却器６５０の中央に配置されているように示されているが、取付台６３４は、冷却器６５０に沿ういかなる場所にも配置することができることを理解すべきである。空気流６７２の一部分６３６は、空気流６７２に面する冷却器６５０の第１の表面６２６に沿って通ることができる。この部分６３６は、一例では、冷却器６５０を通過するオイルの流れを対流冷却するためなど、対流を用いて冷却器６５０を冷却することができる。
【００５５】
次に、図８Ｂを参照すると、前方セクション６３８および後方セクション６４０をそれぞれ、取付台６３４の前方および後方に形成することができる。後方セクション６４０は、温度の下降などの温度条件中、空気流６７２から離れるように変形することができ、その結果、図８Ａと比べて空気流６７２のより少ない部分６３６が第１の表面６２６に沿って通る。変形位置では、後方部は、空気流６７２から離れるような迎え角αを画定することができる。一例では、冷却器６５０は、ファンケーシングバイパス空気流から半径方向外向きに、周壁４３の隙間６９５内に変形する後方部６４０を有する、タービンエンジン用の空冷オイル冷却器とすることができる。図８Ｂに示した位置は、オフピークの冷却が必要なとき、またはオフピークの熱条件のときに使うことができ、これは、冷却器６５０の冷却必要性が最小限のときに空力抵抗を最小限にするために、冷却器６５０と接触する空気流６７２の量または領域を最小限にする。
【００５６】
次に、図８Ｃを参照すると、後方セクション６４０は空気流６７２内に変形して、その結果、空気流６７２の部分６３６のより多くの量が第１の表面６２６と接触する。このときは、後方部６４０の迎え角αは空気流６７２に入るような角度である。一例では、冷却器６５０は、バイパス空気流がファンケーシングを通過するとき、空気流６７２内に半径方向内向きに変形する後方部６４０を有する、タービンエンジン１０（図１）用の空冷オイル冷却器である。ピーク要求条件など、冷却器６５０でより多くの冷却量を必要とする熱条件の間、後方部６４０は、空気流６７２内に変形して、冷却器６５０での対流を強化して熱伝達および冷却有効度を増大させることができる。この変形位置では、冷却器６５０によって生じる空力抵抗は増大する。
【００５７】
次に、図８Ｄを参照すると、前方部６３８が、空気流６７２に対して凸状に変形されている。第１の例では、前方部６３８は、周壁４３の隙間６９５内に変形することができる。空気流６７２の部分６３６は、陥没部６４２に入って前方部６３８での冷却を強化することができる。このような位置では、陥没部６４２に入る空気流は渦流れを発生させる場合があり、それは、前方部６３８における冷却有効度を増大させる。さらに、前方セクション６３８において空力抵抗が増大する。
【００５８】
これに代えて、破線で示す取付台６３４ａを冷却器６５０の前方端６４４に配置することができる。この例では、後方部６４０を空気流６７２内に配置しながら、前方セクション６３８は、空気流６７２のより多くの量に向い合うような凸形に変形される。例えば、第１のセクション６３８の凸状の曲率によって、後方部６４０を、空気流６７２の流路内に半径方向外向きに変形させることができる。したがって、空気流６７２のより多くの量が前方セクション６３８と接触し、前方セクション６３８から後方部６４０に沿って流れて冷却器６５０のより大きな表面積と接触する。この位置では、空力抵抗は増大するが、冷却有効度が増大することを認識すべきである。
【００５９】
次に、図８Ｅを参照すると、前方セクション６３８は、空気流６７２に対して凸状の形状または輪郭であり、一方、後方部６４０は凹状の形状または輪郭である。したがって、冷却器６５０に対して蛇行形状が屈曲点６０２を有して形成される。この位置では、冷却器６５０は空気流６７２の最大限の量に向い合うと同時に、最大限の量の空力抵抗を発生する。したがって、ピーク冷却要求を必要とする熱条件中、冷却器６５０による最大限の冷却を達成することができる。
【００６０】
図８Ａ〜８Ｅに示した形状および輪郭は例示的なものであり、形状および輪郭の任意の組合せが考えられることを認識すべきである。さらに、冷却器６５０は、熱条件に基づいて空気流６７２に向い合う冷却器６５０の面積を増減するように任意のこのような形状に変形されて、要求条件中の冷却の必要性のバランスをとりながら、空力抵抗を最小限にすることができる。
【００６１】
図８Ｂ〜８Ｅで形成したような前方部６３８および後方部６４０は、取付台６３４に基づいて限定されるものではなく、冷却器６５０に沿ういかなる場所にも配置することができることを認識すべきである。エンジンの特定の冷却に基づいて空気流内に変形させる冷却器６５０を適切に配置するために、取付台６３４の位置を、冷却器６５０の特定の形状と結び付けることができる。
【００６２】
次に、図９Ａ〜９Ｂを参照すると、図９Ａでは初期位置にあり、図９Ｂでは展開位置にある例示的な冷却器７５０の側面斜視図が示されている。図９Ａ〜９Ｂの冷却器７５０は、図２の冷却器５０と実質的に同様なものとすることができる。したがって、７００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。
【００６３】
図９Ａを参照すると、冷却器７５０は、本体７７０が、例えば、エンジンの水平軸、または冷却器７５０に沿って通る空気流７７２と平行、または実質的に平行となる直線状の配置を有する、初期位置で示されている。ヒンジ７９０は、隣接するフィン７８４の軸方向の組の間に配置されているように示されている。２組のフィン７８４だけを示しているが、いかなる数の組のフィン７８４も考えられる。
【００６４】
冷却器７５０の前方セクション７９２および後方セクション７９４は、ヒンジ７９０の両側に、または、軸方向に配置されたフィン７８４の組によって画定することができる。あるいは、前方および後方セクション７９２、７９４は、冷却器７５０の軸方向の区画として画定することができる。前方または後方セクション７９２、７９４は、感熱部７７６において、環状ファンケーシング７３８の周壁７４３に結合することができる。感熱部７７６は、後方セクション７９４の真下にだけ配置される。したがって、感熱部７７６は後方縁７６２と位置が合うことができる。取付台７９３は、冷却器７５０をファンケーシング組立体７３８に結合することができる。
【００６５】
図９Ｂを参照すると、冷却器７５０は、熱条件などの条件に反応することができ、非限定的な例では、その条件は温度の上昇とすることができる。感熱部７７６は、作動して、または動いて、後方セクション７９４を空気流７７２のより多くの量に向い合う図示の展開位置に変形させることができる。感熱部７７６は、冷却器７５０の本体を通過する流体の温度に基づいて作動することができる。したがって、感熱部７７６の作動は、冷却器７５０の受動的な変形とすることができる。ここで、受動的な変形とは、二次的な介在なしに、感熱部７７６において冷却器７５０自体によって条件に反応して、冷却器７５０が起こす変形である。展開位置では、後方セクション７９４は、１つの非限定的な例では、１度から２５度の間などの第１の迎え角αで配置される。迎え角αの正の値は、空気流７７２に入る配置を表している。
【００６６】
さらに、前方セクション７９２は、１つまたは複数の機械的なアクチュエータ７９６に乗っかっている。機械的なアクチュエータ７９６は、前方セクション７９２を傾斜した配置に持ち上げるように作動して、空気流７７２のより多くの量に向い合うことができる。１つの非限定的な例では、機械的なアクチュエータ７９６はピストンとすることができる。前方セクション７９２の傾斜した配置は、第２の迎え角βを画定することができる。第２の迎え角βは、例えば、１から２５度の間とすることができる。したがって、機械的なアクチュエータ７９６は、空気流７７２のより多くの量に向い合うように冷却器７５０を配置するための能動的な冷却器７５０の変形とすることができる。能動的な変形とは、機械的なアクチュエータ７９６によるなど、二次的な介在を通して起こる変形である。このような能動的な変形は、システム、使用者からの指示によって行うことができ、典型的には、組立体には追加の部品が必要となる。
【００６７】
機械的なアクチュエータ７９６が前方セクション７９２を空気流７７２内に動かすと、付属した後方セクション７９４もまた空気流７７２のより多くの量に向い合う。前方および後方セクション７９２、７９４の両方が変形すると、冷却器７５０は、セクション７９２、７９４の一方のだけの変形よりも多くの量の空気流７７２に向い合う。このような変形は第３の迎え角Δによって表すことができ、第３の迎え角Δは、第１および第２の迎え角α、βを合わせたものとすることができ、例えば、５度から３５度の間とすることができる。
【００６８】
したがって、理解すべきことは、冷却器７５０は、空気流７７２内に冷却器７５０を変形させる能動的および受動的な方法の両方を組み合わせたものを含むことができ、それぞれ、機械的なアクチュエータ７９６または感熱部７７６を作動させる。したがって、冷却器７５０は、システム内の温度変化を個別に動作可能に制御し、かつ調整することができる。例えば、機械的なアクチュエータが、前方セクション７９２を空気流７７２内に能動的に変形させる場合で、追加の冷却が必要でない場合、温度は感熱部７７６を作動させる必要のないほど十分低いままである。したがって、機械的なアクチュエータ７９６で能動的に変形させることは、必要に応じた冷却のために用いることができ、一方、感熱部７７６は、冷却有効度とエンジン効率との望ましいバランスをとるように冷却を強化または調節するために用いることができる。
【００６９】
次に、図１０Ａ〜１０Ｂを参照すると、図１０Ａでは初期位置にあり、図１０Ｂでは展開位置にある例示的な冷却器８５０の側面斜視図が示されている。図１０Ａ〜１０Ｂの冷却器８５０は、図９Ａ〜９Ｂの冷却器７５０と実質的に同様なものとすることができる。したがって、１００を加えた同様な符号を使用して同様な要素を同定する。
【００７０】
図１０Ａを参照すると、冷却器８５０は初期位置で示されており、本体８７０は、前方セクション８９２および後方セクション８９４を有している。前方セクション８９２は、後方セクション８９４の直線状の配置から角度を付けられ、後方セクション８９４は、エンジンの水平軸、または冷却器８５０に沿って通る空気流８７２に平行、または実質的に平行である。水平軸８９７は、空気流８７２に、または、その代わりに、エンジン中心線１２（図１）に平行に画定することができ、後方セクション８９４から延在している。傾斜した軸８９８は、前方セクション８９２の長手方向長さに沿って画定することができ、水平軸８９７から傾斜した角度８９９を画定することができる。傾斜した角度８９９は、例えば、１〜２５度の間とすることができるが、それより大きな角度も可能である。
【００７１】
ヒンジ８９０は、隣接するフィン８８４の軸方向の組の間に配置されるように示されている。２組のフィン８８４だけを示しているが、いかなる数の組のフィンも考えられる。冷却器８５０の前方セクション８９２および後方セクション８９４は、ヒンジ８９０の両側に、または、軸方向に配置されたフィン８８４の組によって画定することができる。あるいは、前方および後方セクション８９２、８９４は、冷却器８５０の軸方向の区画として画定することができる。前方または後方セクション８９２、８９４は、感熱部８７６において、環状ファンケーシング８３８の周壁８４３に結合することができる。感熱部８７６は、後方セクション８９４の真下にだけ配置される。したがって、感熱部８７６は冷却器８５０の後方縁８６２と位置が合うことができる。取付台８９３を使用して、冷却器８５０をファンケーシング組立体８３８に取り付けることができる。
【００７２】
図１０Ｂを参照すると、感熱部８７６は、熱条件などの条件に反応して、作動して、または動いて、後方セクション８９４を空気流８７２のより多くの量に向い合う展開位置に変形させることができる。感熱部８７６は、例えば、冷却器８５０の温度に基づいて作動することができる。したがって、感熱部８７６の作動は、冷却器８５０の受動的な変形とすることができる。展開位置では、後方セクション８９４は、１つの非限定的な例では、１度から３５度などの正の迎え角αで配置される。
【００７３】
前方セクション８９２は、空気流８７２のより多い領域に向い合うように傾斜した角度８９９で配置される。後方セクション８９４が前方セクション８９２の後ろに配置された状態では、空気流８７２を後方セクション８９４を越えるようにそらすことができ、後方セクション８９４の有効度は最小になる。したがって、感熱部８７６は、後方セクション８７６を前方セクション８９２の上方の空気流８７２内に変形させるように作動して、冷却器８５０の冷却有効度をさらに改善することができる。
【００７４】
したがって、感熱部８７６は、後方セクション８９４を空気流８７２に入れる、またはそれから出すように受動的に作動して、フィン８７４に向い合う空気流８７２の量を増減することができることを認識すべきである。したがって、冷却器８５０は、冷却有効度とエンジン効率とのバランスをとるように調節することができる。
【００７５】
航空機エンジンのバイパスファンダクト内で空冷オイル冷却器を動かす方法は、第１の基準温度に達したときに空冷オイル冷却器をバイパスファンダクト内に配置することを含むことができる。この配置は、受動的な配置とすることができ、熱条件の変化に反応して形状を変化させる空冷オイル冷却器の感熱部を含むことができる。
【００７６】
空冷オイル冷却器は、本明細書で説明したような任意の冷却器とすることができる。バイパスファンダクトは、図１の環状通路３６、あるいは他の任意の環状空気または流体通路、あるいはエンジンのバイパス通路とすることができる。この配置は受動的な配置であり、機械的な作動によるなど、構成部品を能動的に駆動する必要がない。感熱部は、例えば、温度の変化などの熱条件の変化に反応して形状を変化することができる、本明細書で説明したような任意の感熱部とすることができる。
【００７７】
第１の基準温度は、冷却器をバイパスダクト内に配置する、または変形させる閾温度とすることができる。このような閾温度は、加速または最大スラスト中などの最大エンジン運転中に達する温度などの最高要求温度とすることができる。したがって、冷却器をバイパスダクト内に配置すると、冷却器の冷却有効度は増大するが、空力抵抗が増大してエンジン効率に悪い影響を与える場合がある。
【００７８】
さらに、本方法は、第２の基準温度に達すると、空冷オイル冷却器をバイパスファンダクトから受動的に引っ込めることを含むことができる。第２の基準温度は第１の基準温度より低い温度とすることができる。第１の基準温度で冷却器をバイパスファンダクト内に配置後、第２の基準温度に達すると、冷却器は、第２の基準温度で感熱部が作動することによって引っ込むことができる。冷却器を引っ込めると冷却効率が下がるが、これは、アイドルまたは巡航などの低エンジン要求中に行うことができる。冷却器を引っ込めると空力抵抗が減少するが、冷却有効度は最小限となる。したがって、第１および第２の基準温度を使用することによって、冷却器は、低要求熱条件中の抗力を最小限にすることによってエンジン効率と冷却に対する必要性とのバランスをとることができることを認識すべきである。
【００７９】
さらに、空冷オイル冷却器をバイパスファンダクト内に配置することは、空冷オイル冷却器の迎え角の向きを増大することを含むことができる。例えば、迎え角の向きを増大することは、本明細書で説明したように迎え角αの角度を増大することを含むことができる。迎え角は、例えば、感熱材料のＡｌＳｉＣ層中のＳｉＣの割合に基づいて特別に決定することができる。例えば、ＳｉＣの量が多ければ多いほど、または局所的な割合が多ければ多いほど、感熱材料に現れる曲率は大きくなる。
【００８０】
上記の開示は、エンジンから来るある量の流体を対流冷却する表面冷却器または熱交換器に対する改善された設計を提供する。冷却器は、冷却器を受動的に配置して、変形させて、または作動させて、冷却器における対流を改善するための感熱材料を含む。冷却器は、ピークエンジン条件中に、強制空冷熱交換器をエンジンの空気流路内に展開および最適に配置するように受動的に作動される。さらに、このような展開、受動的な配置、変形、または作動は、空力抵抗を最小限にしてエンジン効率を改善するために、冷却器を低要求必要度に基づいて空気流路の外に動かすことによって対流冷却を減少させることができる。したがって、冷却器は、要求に基づいて、冷却を増大する、または抗力を最小限にするように冷却器を選択的に配置する要求ベースの受動的システムであることを認識すべきである。したがって、冷却器は、冷却に対する必要性とエンジン効率とのバランスを受動的にとる。
【００８１】
本発明は、独特なやり方で、連続したコンフォーマルな形状変化および作動を、熱交換器または冷却器本体の積層複合金属構造体に直接組み入れる。超音波接合中の温度などの安定した基準温度からの、冷却器の正または負の差温を使用して、冷却器本体の形状を連続的に変化させることができる。安定した基準温度より上の温度、または下の温度になると、冷却器の曲率は正方向または負方向に変化することができる。温度依存の形状変化は、アルミニウム合金とアルミニウムＭＭＣ、ＡｌＳｉＣとの積層形状および接合によって制御および調整される。アルミニウムおよびＡｌＳｉＣは、それらの比重に対して高強度であり、高熱伝導率であるために選ばれる。超音波付加製造は、異なる材料を積層して、高強度アルミニウム合金板とＭＭＣ  ＡｌＳｉＣとの間でバイメタル効果を生じさせるために使用される。ＡｌＳｉＣのＳｉＣの体積分率の構成によって、感熱材料の熱膨張係数を調整することができる。一例では、ＳｉＣの割合に応じて、熱膨張係数は２０から７ｐｐｍ／Ｃまで変わることができる。この作動設計を冷却器または感熱材料に入れると、ほとんどのバイパス空気熱交換器で使用することができる。
【００８２】
以上、冷却器を冷却空気流内に、またはその外に受動的に配置する空冷オイル冷却器を含む熱交換器装置について説明した。本開示は、限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示から恩恵を受ける当業者は、他の実施形態を、本明細書で説明した本開示の範囲から逸脱することなく考案することができることを認識するであろう。本開示は、例示的な実施形態を参照して説明したが、本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、等価物をそれらの要素の代わりに用いることができることは当業者には理解されよう。さらに、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく本開示の教示に対して特定の状況または材料を適応させるように、多くの修正を行うことができる。例えば、本明細書で説明した冷却器は、本明細書で説明した例示的なエンジンに加えて、限定するものではないが、多軸設計（追加の圧縮機およびタービンセクション）、ギヤードターボファン型構造、アンダクテッドファンを含むエンジン、一軸エンジン設計（単一の圧縮機およびタービンセクション）などの多くの異なる型の航空機エンジン構造に使用するように構成することができる。さらに、本明細書で開示したバイパス弁は、他の型の空冷オイル冷却器と同様にうまく働き、したがって、表面冷却器に限定するようには意図されず、プレートフィン型、チューブフィン型などの他の冷却器型に使用するように構成して、同様な恩恵を受けることができる。さらに、弁の内部通路形状、ならびに入口ポートおよび出口ポートの向きに応じて、弁を通る流れは、面内（すなわち、横方向）または面外（すなわち、軸方向）とすることができることを理解されよう。したがって、本開示は、本開示を実行するために考えられる最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されるものではないことを意図する。したがって、添付の特許請求の範囲は、すべてのこのような修正および変更が本開示の真の精神の範囲内にあるものと意図することを理解されたい。
【００８３】
まだ説明していない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造を、望むように互いを組み合わせて使用することができる。１つの特徴が実施形態のすべてには示されていないが、その特徴がないと解釈されることを意味しているのではなく、説明を簡潔にするためになされたことである。したがって、新たな実施形態を形成するために、これらの新たな実施形態が明記されていようと、されてなかろうと、異なる実施形態の様々な特徴を望むように組合せ適合させることができる。本明細書で説明した特徴のすべての組合せ、または並び替えは、本開示に包含される。
【００８４】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００８５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
周壁（４３）を有するファンケーシング（３８）用のファンケーシング冷却器（５０）であって、
前記周壁（４３）に向い合う第１の表面（５２）、前記第１の表面（５２）の反対側の第２の表面（５４）、および少なくとも１つの感熱部（７６）を有する本体（７０）と、
前記第２の表面（５４）に近接して流体の流れを流すように構成され、前記ファンケーシング（３８）を通って流れる空気（７２）に前記流体から熱を伝達するように配置された、前記本体（７０）内に設けられた少なくとも１つの導管（７４）とを備え、
前記少なくとも１つの感熱部（７６）が、熱条件の変化に反応して、前記ファンケーシング冷却器（５０）の少なくとも一部分を、前記ファンケーシング（３８）を通る空気流（７２）内に受動的に配置するように構成される、ファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様２］
前記感熱部（７６）が、前記第１の表面（５２）を形成する前記本体（７０）の一部分を含む、実施態様１に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様３］
前記本体（７０）が、熱条件の変化に反応する一組の金属層（７８）を含む、実施態様２に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様４］
前記本体（７０）が、アルミニウム合金の層とアルミニウムケイ素炭化物の層とを含む、実施態様３に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様５］
前記本体（７０）がさらに、前記本体（７０）の前記第１の表面（５２）の反対側の部分に、セグメント化された連続したフィン（８４）または離散したフィン（８４）のうちの一方を含む、実施態様２に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様６］
前記本体（７０）がさらに、前記連続したフィンセグメント（８４）間に配置された少なくとも１つのヒンジ（９０）を含む、実施態様５に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様７］
前記本体（７０）が、前記熱条件の変化に反応して前記セグメント化された連続したフィン（８４）または離散したフィン（８４）の迎え角（α）の向きを増大させるように構成される、実施態様５に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様８］
前記ファンケーシング冷却器（５０）の前方セクション（９２）または後方セクション（９４）が、前記ファンケーシング（３８）の前記周壁（４３）に動作可能に結合される、実施態様１に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様９］
前記前方セクション（９２）が、前記後方セクション（９４）から傾斜した角度（８９９）で配置される、実施態様８に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様１０］
前記前方セクション（９２）に動作可能に結合された機械的なアクチュエータ（７９６）をさらに備える実施態様８に記載のファンケーシング冷却器（５０）であって、前記感熱部（７６）が前記後方セクション（９４）に動作可能に結合される、ファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様１１］
前記ファンケーシング冷却器（５０）の中央セクション（９６）が、前記ファンケーシング（３８）の前記周壁（４３）に動作可能に結合され、前記熱条件の変化に反応して、前記ファンケーシング冷却器（５０）の前方部（１１０）が凹状（９８）に曲がり、前記ファンケーシング冷却器（５０）の後方部（１１６）が凸状（１００）に曲がる、実施態様１に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様１２］
前記ファンケーシング（３８）がそれに取り付けられたアウトボード案内翼（６３０）を有し、前記ファンケーシング冷却器（５０）が隣接するアウトボード案内翼（６３０）間に配置される、実施態様１に記載のファンケーシング冷却器（５０）。
［実施態様１３］
第１の表面（５２）と、
前記第１の表面（５２）の反対側の第２の表面（５４）と、
熱条件の変化に反応して形状を変えるように構成された少なくとも１つの感熱部（７６）と
を含む熱交換器本体であって、
少なくとも１つの導管（７４）が、前記第２の表面（５４）に近接して流体の流れを流して、前記第２の表面（５４）に沿って通る空気流（７２）に前記流体から熱を伝達するように構成され、前記感熱部（７６）が、前記熱交換器本体の少なくとも一部分を前記空気流（７２）内に受動的に配置するように構成される、熱交換器本体。
［実施態様１４］
前記感熱部（７６）が、前記第１の表面（５２）に近接した前記熱交換器本体の一部分を含む、実施態様１３に記載の熱交換器本体。
［実施態様１５］
前記第１の表面（５２）に近接した前記熱交換器本体の前記部分が、熱条件の変化に反応する一組の金属層（７８）を含む、実施態様１４に記載の熱交換器本体。
［実施態様１６］
前記第１の表面（５２）に近接した前記熱交換器本体の前記部分が、アルミニウム合金の層とアルミニウムケイ素炭化物の層とを含む、実施態様１５に記載の熱交換器本体。
［実施態様１７］
前記熱交換器本体がさらに、前記第１の表面（５２）の反対側の前記熱交換器本体の一部分に、セグメント化された連続したフィン（８４）または離散したフィン（８４）のうちの一方を含む、実施態様１５に記載の熱交換器本体。
［実施態様１８］
前記熱交換器本体がさらに、それに形成された少なくとも１つのヒンジ（９０）を含む、実施態様１３に記載の熱交換器本体。
［実施態様１９］
前記ヒンジ（９０）が、前記熱交換器本体内に形成されたチャネル（８８）を含む、実施態様１８に記載の熱交換器本体。
［実施態様２０］
第１の表面（５２）、および前記第１の表面（５２）の反対側の第２の表面（５４）を含む本体（７０）と、
前記第２の表面（５４）に近接して流体の流れを流すように構成された少なくとも１つの導管（７４）とを
含む冷却器組立体であって、
前記本体（７０）が、熱条件に反応して、前記冷却器組立体の少なくとも一部分を前記第２の表面（５４）に沿って流れる空気流内に受動的に配置するように構成された少なくとも１つの感熱部（７６）を含む、冷却器組立体。
［実施態様２１］
前記感熱部（７６）が、前記第１の表面（５２）に近接した前記本体（７０）の一部分を含む、実施態様２０に記載の冷却器組立体。
［実施態様２２］
前記第１の表面（５２）に近接した前記本体（７０）の前記部分が、熱条件の変化に反応する一組の金属層（７８）を含む、実施態様２１に記載の冷却器組立体。
【符号の説明】
【００８６】
１０  タービンエンジン組立体
１２  長手方向軸
１４  流路
１６  タービンエンジン
１８  ファン組立体
２０  ナセル
２２  エンジンコア
２４  圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  タービン
３０  排気部
３２  内側カウル
３４  外側カウル
３６  環状通路
３８  ファンケーシング組立体
４０  前方ケーシング
４２  後方ケーシング
４３  周壁
４４  第１の部分
４６  第２の部分
４８  空気流
５０  冷却器
５２  第１の表面
５４  第２の表面
５６  第１の端部
５８  第２の端部
６０  前方縁
６２  後方縁
７０  本体
７２  空気流
７４  導管
７６  感熱部
７８  金属層の組
８０  第１の層
８２  第２の層
８４  フィン
８６  部分
８８  チャネル
９０  ヒンジ
９１  取付台
９２  前方セクション
９４  後方セクション
９６  中央セクション
９８  凹状曲線
１００  凸状曲線
１１０  前方縁部
１１６  後方縁部
１５０  冷却器
１６２  後方縁
１７０  本体
１７２  空気流
１７６  感熱部
１８４  フィン
１８８  チャネル
１９０  ヒンジ
１９１  溝
１９２  前方セクション
１９３  取付台
１９４  後方セクション
１９５  隙間
２５０  冷却器
２６０  前方縁
２７０  本体
２７２  空気流
２７６  感熱部
２９０  ヒンジ
２９２  前方セクション
２９３  取付台
２９４  後方セクション
３５０  冷却器
３７２  空気流
３７６  感熱部
３８４  フィン
３９０  ヒンジ
３９２  前方セクション
３９３  取付台
３９４  後方セクション
３９５  隙間
３９６  中央セクション
３９８  凹状曲線
４００  凸状曲線
４０２  屈曲点
４５０  冷却器
４７０  本体
４７２  空気流
４７６  感熱部
４８４  フィン
４９０  ヒンジ
４９３  取付台
４９５  隙間
４９８  凹状曲線
５００  凸状曲線
５０２  屈曲点
５１０  前方縁部
５１２  前方中央部
５１４  後方中央部
５１６  後方縁部
α  迎え角
β  第２の迎え角
Δ  第３の迎え角
６０２  屈曲点
６２０  導管
６２２  入口導管
６２４  出口導管
６２６  第１の表面
６２８  第２の表面
６３０  アウトボード案内翼
６３２  ブレード
６３４  取付台
６３６  部分
６３８  前方部
６４０  後方部
６４２  陥没部
６４４  前方端
６５０  冷却器
６７０  本体
６７２  空気流
６７６  感熱材料
６９５  隙間
７３８  ファンケーシング
７４３  周壁
７５０  冷却器
７６２  後方縁
７７０  本体
７７２  空気流
７７６  感熱部
７８４  フィン
７９０  ヒンジ
７９２  前方セクション
７９３  取付台
７９４  後方セクション
７９５  隙間
７９６  機械的なアクチュエータ
８３８  ファンケーシング
８４３  周壁
８５０  冷却器
８６２  後方縁
８７０  本体
８７２  空気流
８７６  感熱部
８８４  フィン
８９０  ヒンジ
８９２  前方セクション
８９３  取付台
８９４  後方セクション
８９７  水平軸
８９８  傾斜した軸
８９９  傾斜した角度
【図１】
2018119543.tif 000005
【図２】
2018119543.tif 000006
【図３Ａ】
2018119543.tif 000007
【図３Ｂ】
2018119543.tif 000008
【図３Ｃ】
2018119543.tif 000009
【図４】
2018119543.tif 000010
【図５Ａ】
2018119543.tif 000011
【図５Ｂ】
2018119543.tif 000012
【図６Ａ】
2018119543.tif 000013
【図６Ｂ】
2018119543.tif 000014
【図６Ｃ】
2018119543.tif 000015
【図７】
2018119543.tif 000016
【図８Ａ】
2018119543.tif 000017
【図８Ｂ】
2018119543.tif 000018
【図８Ｃ】
2018119543.tif 000019
【図８Ｄ】
2018119543.tif 000020
【図８Ｅ】
2018119543.tif 000021
【図９Ａ】
2018119543.tif 000022
【図９Ｂ】
2018119543.tif 000023
【図１０Ａ】
2018119543.tif 000024
【図１０Ｂ】
2018119543.tif 000025
【外国語明細書】
2018119543000001.pdf