(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンのノズル内部の圧力と環境圧力との比率が非常に小さくなる場合がある。このような場合に、同期リングに供給される与圧空気の圧力が高すぎることがある。【解決手段】ノズル制御部では、制御装置６６によって制御されるバルブ６４が空気供給管６２に備えられている。制御装置６６としては、符号４０および４２の圧力に基づく簡易な圧力差制御でバルブ４４を起動してもよいし、電子制御に基づく制御装置であってもよい。特に、領域４０と領域４２との圧力比率が低い場合に、同期リング４４への空気流を封鎖し、その代わりに、符号６６で示されるように、大気へキャビティを開口させる。こうして、同期リング４４に加わる高圧の力は、大気圧または大気圧以下に抑えられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル出口に対して所望の断面積を提供するように動くことができる複数のフラップと、
リンク機構を介して前記フラップを駆動し、かつ、中間構造体を介して前記フラップを動かす少なくとも１つのアクチュエータ部材を含むアクチュエータ構造体と、
前記中間構造体の表面へ与圧空気を供給し、前記与圧空気が、所望の位置での前記アクチュエータ部材による前記フラップの保持を助け、かつ、前記ノズル内部の空気圧からの力に抵抗するような空気供給部と、
前記中間構造体の表面への与圧空気の流れを制御するバルブと、
所定のシステム条件を感知したとき、前記空気の流れを低減させる前記バルブに対する制御装置と、
を備えるガスタービンエンジン用ノズル。
【請求項２】
前記バルブを制御するために、前記ノズル内部の前記空気圧と環境圧力との圧力比率を利用することを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記比率が３未満であるとき、前記中間構造体の表面への前記与圧空気の流れを低減させることを特徴とする、請求項２に記載のノズル。
【請求項４】
前記中間部材が、与圧空気を受けるチャンバを画定する同期リングであり、かつ、前記アクチュエータ部材に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項５】
前記アクチュエータ部材が、流体アクチュエータであることを特徴とする、請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
前記制御装置が、圧力差衝動バルブであることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項７】
前記制御装置が、ガスタービンエンジン制御装置全体の一部であることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項８】
前記中間部材への空気の流れが低減されたとき、前記バルブが空気を大気へ放出することを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
【請求項９】
（１）ノズル出口に対して所望の断面積を提供するようにリンク機構を介してフラップを駆動させ、かつ、前記フラップを中間構造体を介して動かす少なくとも１つのアクチュエータ部材を含むアクチュエータ構造体を備えるステップと、
（２）前記中間構造体の表面へ与圧空気を供給し、前記与圧空気が、所望の位置での前記アクチュエータによる前記フラップの保持を助け、かつ、前記ノズル内部の空気圧からの力に抵抗し、さらに、所定のシステム条件を感知したとき、前記中間部材の表面への前記与圧空気の流れが低減されるステップと、
を含むガスタービンエンジンの運転方法。
【請求項１０】
前記ノズル内部の空気圧と環境圧力との圧力比率が、感知されるべきシステム条件であることを特徴とする、請求項９に記載の方法
【請求項１１】
前記比率が３未満であるとき、前記中間部材の表面への前記与圧空気の流れを低減させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法
【請求項１２】
前記中間部材が、与圧空気を受けるチャンバを画定する同期リングであり、かつ、前記アクチュエータに連結されていることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記アクチュエータ部材が、流体アクチュエータであることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン内で、ノズルの断面積を制御するリンク機構に加わる力を均衡させることを補助するために供給される空気圧の制御装置に関する。
【０００２】
本発明は、米国海軍との契約番号第Ｎ０００１９−０２−Ｃ−３００３に基づく政府支援によってなされものであり、米国政府は所定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンエンジンは、ファン部、圧縮部、燃焼部、およびタービン部、を含む。エンジンの軸は、エンジン全体にわたって中心に配置され、各部を通じて長手方向に延在する。作動ガス（medium gas）を働かせる主流路は、エンジンの各部を通じて軸方向に延在する。
【０００４】
ガスタービンエンジン用ノズルは、アクチュエータ構造体を備え、このアクチュエータ構造体が、複数のフラップを径方向の内側または外側に軸回転させ、ノズルの開口の大きさを制御する。従来技術において、油圧アクチュエータは、リンク機構を介して複数のフラップに連結されたリングを駆動する。アクチュエータが、フラップを様々な位置に動かして、所望の断面積を提供する。
【０００５】
従来技術において、アクチュエータ構造体に加わる荷重の扱いを補助するために、リングの後方面に空気圧を供給することも知られている。ノズル内部でエンジン空気圧が比較的高く、フラップの内側表面に作用し、フラップの外側表面での環境圧力が比較的低いことが一因で、この荷重がつくり出される。リングの後方面に供給される高い圧力が、この荷重のいくらかを支えることの補助をする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズル内部の圧力と環境圧力との比率が非常に小さくなる場合がある。例えば、低速度／低高度で使用される場合、一般にこの比率は低くなる。このような場合に、リングに供給される空気圧が高すぎることがある。これはアクチュエータシステムに過剰な荷重をかけるので、望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の開示した実施形態において、制御装置が、検出されるシステム条件に基づいて、リングの後方面への与圧空気(pressurized air)の流れを調節する。一例として、圧力センサがノズル内部の圧力および環境圧力を感知し、この比率が比較的低いときには、リングへの与圧空気の流れを制限するか、あるいは封鎖する。開示された一実施例において、環境圧力に対するエンジン圧の比率が３未満になった場合には、リングへの与圧空気の流れを低減または除去する。この制御装置は、エンジン制御装置全体の一部の制御装置に基づいていてもよい。あるいは単に、圧力差に基づいて作動する圧力応答バルブによって制御されてもよい。
【０００８】
本発明のさまざまな特徴は、以下の説明及び図面から最も良く理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１Ａは、ガスタービンエンジン１０を示している。ファン部１１は、中心軸１２の周りを回転し、空気を動かすことが知られている。圧縮部１３、燃焼部１４、およびタービン部１５の中心も中心軸１２上に置かれている。タービンのノズル部１６は、ガスを下流へ排出する。図１Ａは、概略図であるが、ガスタービンエンジンの主要な構成要素を示している。また、ガスタービンエンジンの特定の形式が図示されているが、本発明は、他の形式のガスタービンエンジンにも汎用され得る。
【００１０】
図１Ａにも示されているように、ノズル部１６の末端における複数のフラップ３１は、径方向の内側または外側へ軸回転して、ノズルの断面積を制御することができる。これは当業者に周知の技術である。図１Ｂに、フラップ３１を軸回転させるアクチュエータ構造体が示されている。図に示されるように、油圧アクチュエータ４１は、符号４６の連結部を介して同期リング４４を駆動させる。ノズル内部の空気圧４０は、フラップ３１の内側表面に作用し、フラップ３１の外側における環境圧力４２は、フラップ３１の外側表面に作用する。空気圧４０は、概して環境圧力４２より極めて高い。このような不均衡が、同期リング４４に加わる力をつくり出す。従って、与圧空気が、開口部４８を通じて同期リング４４の後方面に送られて、荷重を扱う補助をする。
【００１１】
しかし、領域４０と領域４２との圧力比率は、低くなることがある。例えば、低高度／低速度での飛行にて、比率が低くなる。このような場合に、開口部４８を通した与圧空気により同期リング４４の後方面に加わる力は、過剰に高くなり、それ自体が望ましくない荷重をつくり出して、さまざまな接続部に応力をかけることがある。
【００１２】
従って、図２に示されるように、本発明のノズル制御部６０では、制御装置６６によって制御されるバルブ６４が空気供給管６２に備えられている。制御装置６６としては、符号４０および４２の圧力に基づく簡易な圧力差制御でバルブ４４を起動してもよいし、電子制御に基づく制御装置であってもよい。一適用例において、この制御装置がエンジン全体に対する制御装置であってもよい。領域４０と領域４２との圧力比率が実質的に低く（例えば、３未満）なったとき、同期リング４４への空気流を封鎖し、その代わりに、符号６６で示されるように、低圧源（例えば、大気）に対してキャビティを開口させる。油圧アクチュエータ４１は図では省略されているが、含まれることが望ましいことに注意されたい。
【００１３】
このようにして、ある状態で同期リング４４に加わる高圧の力は、大気圧か大気圧以下にまで抑えられる。
【００１４】
好ましいバルブの詳細は、同時係属中の米国特許出願１１／５８８８８４号“Combined Control for Supplying Cooling Air and Support Air in a Turbine Engine Nozzle”に開示されている。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者であれば、所定の変更が本発明の範囲内でなされることを認識するであろう。この理由から、本発明の正当な範囲および内容を決めるために請求項を検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】従来のガスタービンエンジン。
【図１Ｂ】ガスタービンエンジンに用いるコンバージェント‐ダイバージェント軸対称ノズルの一部。
【図２】本発明の構成。
【符号の説明】
【００１７】
６０…ノズル制御部
６２…供給管
６４…バルブ
６６…制御装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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