(57)【要約】  喉を横切る圧力降下を維持または目的に応じて変化させるために可変形状を提供するノズルは、燃料がノズルを流動するときに発生する温度変化に応答して形状、角度、曲率を変える構成要素によりノズルを構成することにより達成される。温度変化は、温かい燃焼ガスからノズル壁を徐々に加熱するものであってよく、形状変化は喉の直径の縮小、または拡張であってよい。喉の直径の縮小は、燃焼進行時の燃料消耗が圧力または燃焼ガスの流速の低下原因となり、かつ喉を横切る圧力降下を維持するために圧力降下を補償する必要があるときに有用である。喉の直径の拡張は、初期高推力が必要でなくなり、かつ燃料それ自体の消耗が所望低レベルまで推力を低下するには不十分であるときに有用である。温度応答材料例は形状記憶合金であり、他の例が同様に使用される。
2010503793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変断面積を有する喉を備えたノズルであって、
前端、後端、収斂部、および拡散部を有する流路を形成する内壁、ならびに
温度応答手段を含み、
前記収斂部および拡散部は喉面で合致し、
前記内壁は可変形状面を含み、
前記温度応答手段は、第一温度時の第一断面積と第二温度時の第二断面積との間で変化する断面積を喉面に有する流路を提供するために、前記可変形状面の形状を変化させるための手段である、ノズル。
【請求項２】
第二温度は第一温度よりも高く、かつ第二断面積は第一断面積よりも小さい、請求項１のノズル。
【請求項３】
前記温度応答手段は、第一温度と第二温度との間で結晶学的変換を受ける形状記憶合金を含む、請求項１のノズル。
【請求項４】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、かつ前記可変形状面は形状記憶合金を加工した構造構成要素を有する面である、請求項３のノズル。
【請求項５】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、かつ前記可変形状面は可変形状により変化する程度で重合する、請求項１のノズル。
【請求項６】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、かつ隣接する可変形状面は可変形状により変化する幅を有する隙間により分離する、請求項１のノズル。
【請求項７】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、かつ前記可変形状面はシエルに取り付けられたパネルの面であり、前記パネルは前端で前記シエルに固定された上流縁を有しかつ前記喉面内を自由に移動する下流縁を有する、請求項１のノズル。
【請求項８】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、かつ前記可変形状面はシエルに取り付けられたパネルの面であり、前記パネルは前端で前記シエルに固定された上流縁を有しかつ前記喉面で前記シエルに枢軸回転可能ジョイントにより連結された下流縁を有する、請求項１のノズル。
【請求項９】
前記内壁は複数の可変形状面を含み、前記可変形状面はパネルの面であり、かつ前記形状記憶合金は前記パネルを支持する構造部材に形成されている、請求項３のノズル。
【請求項１０】
前記温度応答手段は、第一温度で固体から第二温度で液体または気体へ変換する相変換を受ける材料を含み、前記内壁は複数の可変形状面を含み、前記可変形状面は、第一温度から第二温度へ温度上昇することにより曲げ強度の減少するパネル面である、請求項１のノズル。
【請求項１１】
前記温度応答手段は、第一温度から第二温度へ温度上昇することにより膨張する材料を含む、請求項１のノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進分野、特に推進システムまたは環境で遭遇する変化に対応するために使用時に操作または変換できるノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロケットモータによって発生する推力は、高度、環境条件、推進質量流、および燃料燃焼率の変化により変化し、かつ燃焼が進むにつれて変化する。このことは、モータの性能、モータにより駆動される車両もしくはく輸送船の性能、同様に任務を実行する輸送船の効果に悪影響を及ぼす。ある場合には、この推力の変化は、ロケット性能に有害となるが、他方で、推力変化は望ましくかつ必要とされる程度まで、または変化が必要とされる時点で自然発生的に達成されることはない。参考として、燃料供給が徐々に減少するにつれて、燃焼ガス発生率は低下し、室内圧力の降下原因となる。この圧力降下がロケットの推進相（boost phase)時、または高レベル推力の期間延長が必要な時に発生する場合には、ロケット性能は効率低下する。他方、推力の低下は、輸送船に初期に存在する多量の未燃焼燃料によって、離陸時に高推力を必要とするロケット起動発射輸送船に有利である。このことは、特に、地球表面から打ち上げられるがその基本任務が、しばしば高真空状態で外圧を受ける高高度で実行される輸送船に必要である。基本任務が高比推力(Isp)、即ち、単位時間中に燃焼する燃料の重量に対して高推力を必要とし、高面積比で達成される、即ち、その喉における断面積に対してノズル出口の高断面比で容易に達成される。しかしながら、壁圧力が周囲圧力より小さいときに発生するノズル出口近くの逆差圧 (reverse pressure differential)によって、高面積比を有するノズルは海抜レベルで比較的低い推力を生じる傾向がある。超音波ノズルにおいて、推力制御および維持に最も重要な因子の一つは、ノズルの喉である。なぜならば、喉を横切る圧力降下は推力、そして室内圧力等の推力に寄与する因子に直接影響するからである。
【０００３】
飛行中に推力が変化するノズルのためにロケットデザインの歴史において数々の構造が開発されている。例えば、逆差圧を修正する試みは、ノズルの出口面積が打ち上げのために縮小し、かつ上昇時に徐々に上昇するようにノズルを設計することにより行われている。従って、ノズルは、機械的調整可能形状、面積比および長さを有するように設計される。機械的特徴が複雑さおよび重量を全体構造に加え、そのようなノズルの多数は真空時でなく海抜レベルで小推力を生じる。他の方法は、異なる段階で異なる推力を使用するコンビネーションタイプのエンジンを使用する。ケロセン燃料エンジンは、スペースシャトルメインエンジン（SSME)から誘導されるエンジン、またはＲｕｓｓｉａｎ  ＲＤ−７０１エンジン等の水素燃料エンジンに組み合わされる。コンビネーションタイプのエンジンの他の例は、Ｂｅｉｃｈｅｌ，Ｒ．デュアル燃料デュアル膨張器エンジン、米国特許第４２２０００１号（１９８０年９月２日発行）であり、Ｂｒｏｎｓｔｅｉｎ，Ｌ．米国特許第４１３７２８６号（１９７９年１月３０日発行）および米国特許第４２２３６０６号（１９８０年９月２３日発行）のデュアル推力ロケットモータである。Ｂｅｉｃｈｅｌエンジンは二つの推力室を一体化した一つの複雑なノズル設計を必要とし、Ｂｒｏｎｓｔｅｉｎモータは、燃料粒子内へ挿入される点火、打ち上げ装置と共に、燃焼室内で分離サステイナーおよびブースタ燃料粒子を使用して二元的推力を達成する。推力変化は、Ｂｕｌｍａｎ，Ｍ．による米国特許第６５６８１７１号（２００３年５月２７日発行）に記載のごとく、ノズルの拡散部の壁近くで第二燃焼ガスを導入することにより達成される。
【０００４】
推力変化を達成する他の手段は、喉の有効領域もしくは断面積を変化するために回転軸（pintle=架軸）を使用する。回転軸はノズルの内側でノズルの軸に沿って可動である先細いまたはフレヤを付けた本体であり、一部で喉を妨害しかつ燃焼ガスを、回転軸と喉壁間の環状空間へ送る。先細いまたはフレヤを付けた形状により、回転軸の小距離の運動が環状空間の断面積、そして喉の有効領域を大きく変化させる。固体推力システムにおいて、燃焼が進行し燃料供給率が低下すると、回転軸は、低推力であるが、燃焼室内の圧力を上昇することにより燃焼効率を維持するために、喉の有効領域を縮小する方向へ移動する。回転軸の運動は、油圧駆動またはギア駆動、その他の方法により達成され得る。回転軸は、有効喉領域において広範囲の変化を可能にすることにより多用途性を提供しかつロケット推進のどの段階でもいずれかの方向へ移動するように任意またはプログラムにより移動するが、回転軸の装備が費用、ノズルの重量、およびロケットモータに全体として加わる。
【０００５】
本発明に潜在的関連性のあるものとして、ノズル構造に使用することが知られていないが、物品に形成されるときに転移温度への温度変化により形状を変化させる合金である形状記憶合金の分野の状態がある。転移温度は合金成分により変化し、かつその形状変化は、結晶学的変換により、最も顕著にはマルテンサイト構造からマルテンサイト構造へ、マルテンサイトプレートの対応する成長と消滅を伴って発生する。形状記憶合金および形状記憶の効果に関する開示は、Ｆｏｎｄａ，Ｒ．Ｗ．他”Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ＴａＲｕ”Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｉｃａｌ  Ｍａｇａｚｉｎｅ  Ａ，７６（１），１１９−１３３（１９９７）、Ｆｏｎｄａ，  Ｒ．Ｗ．他”Ｔｈｅ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｉｎ  Ｅｑｕｉａｔｏｍｉｃ  ＴａＲｕ  ａｎｄ  ＮｂＲｕ  Ａｌｌｏｙｓ，  Ｓｃｒｉｐｔａ  Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，  ３９（８），１０３１−１０３７（１９９８）およびＦｏｎｄａ，  Ｒ．他米国特許第６０１０５８４号（２０００年１月４日発行）に見られる。これらの文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４２２０００１号
【特許文献２】米国特許第４１３７２８６号
【特許文献３】米国特許第４２２３６０６号
【特許文献４】米国特許第６５６８１７１号
【特許文献５】米国特許第６０１０５８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、温度変化に応答して内面形状が変化するノズルを提供し、形状変化は、輸送船の飛行時に推力維持または推力強制変化を達成するために有用である。従って、本発明は、推力が燃料燃焼の進行により消失しそうな場合に推力維持を可能にし、かつ飛行の異なる段階、典型例として維持(sustain)段階に対して推進（boost)段階、でエンジン要求が異なる場合に推力変化を可能にするノズルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ノズル形状の温度応答は、可逆的または不可逆的に温度で変化する属性を有する一つまたはそれ以上の材料によりノズル全体またはノズルの一部を構成することにより達成される。この目的のために有用な属性は、曲げ強度（同様に、用語として折れ強度が使用され、かつしばしば率、係数で表現される）、圧縮強度、結晶学相（所定金属合金の形状記憶効果と同様）、物理相（固体対液体）、および密度である。これらの属性は、ノズル材料に個別的にまたは組み合わせで存在してよい。形状変化は、例えば、ノズル内部に設けられたインサート（insert)、またはノズル壁上のライニング(lining)の形状の変化により、ノズルの一またはそれ以上の内面の形状変化によって生じる。かかる形状変化は、インサートまたはライニングそれ自体内に発生してよく、またはインサートまたはライニング下の支持材料によって促進または駆動されてよい。支持材料は、構造部材またはサブライニングとして役立つ梁または肋材であってよく、支持材料の変化は独立または室内圧力、即ち、ノズルの中心の圧力に関連して発生してよい。これらの変化のいずれか、または個別的または組み合わせた変化は、温かい燃焼ガスへの暴露によりノズルの温度が上昇するにつれて喉の直径を縮小するために使用でき、それにより高室圧力を維持し、維持相への転移中全般的に連続的高燃焼効率を維持する。
【０００９】
本発明の上述の実施形態および他の実施形態、特徴、ならびに目的を実施する方法は、続く説明から理解されるであろう。
【００１０】
（発明の詳細な説明）
可燃性燃料により励起される推進システムに使用されるノズルは、しばしば、耐火性材料で構築され、かつ上昇温度によって耐火性材料の強度および剛性が低下する傾向は、本発明の或る実施形態において有利効果として使用できる特徴である。ノズル壁に取り付けられたパネル部分またはそのようなパネルを支持する構造部材は、所望温度でこの作用を表示する材料から加工できる。本発明の或る実施形態において、それらの構造構成要素は、高温での硬度の低下に起因し、ノズル形状を変化させるようなノズル圧力下で、変形するように形成される。例えば、外形上に湾曲または曲折を有するノズル壁パネル、またはそのようなパネルを支持する構造部材は、パネルまたは構造部材の強度および剛性が一旦低下すると、ノズル内のガスの圧力によってパネルが部分的に偏平化する。湾曲したパネルにおいて、このことは曲率半径の拡大に繋がり、曲折したパネルにおいてかかる結果は曲折の角度の縮小になる。曲率半径の拡大または曲折角度の縮小は、パネルを長くし、喉へ伸張させ、またはパネルの一部を喉面内でノズル軸に向かって半径方向に突出させる。いずれの場合にも、喉領域または断面積（area)は縮小する。強度および剛性の低下は、また、ノズル構造の一部であるベース、または外シエルにパネルを連結する場所で有用な特徴となる。そのようにしてパネルと外シエルまたはベースとの連結は、温度上昇に伴って硬度の損失を伴う熱結合であり、ノズル内の圧力がパネルと外シエルとの間の角度を変化させ、それによりその連結がノズル圧力に応答してパネルを変形させる。これらの事例において、耐火性材料の永久的偏向に対する抵抗は、温度上昇と共に小さくなる。本発明において有益効果に使用できるこの性質を有する耐火性材料例は、モリブデンＴＺＭ（少量のチタンおよびジルコニウムを含有するモリブデン合金）、タングステン、レニウム、レニウム−モリブデン、およびタングステン−レニウムである。
【００１１】
形状記憶効果を示す合金は、熱結合の代わりに、または熱結合と組み合わせて使用でき、強度または剛性の低下の結果として変形する他の構成要素が使用できる。形状記憶合金から形成される構成要素によって形状が変化する結晶学的変換は多くの場合に熱弾性マルテンサイト変換であり、一定の転移温度よりも低いマルテンサイト結晶構造の優先的安定性、および転移温度を超えるオーステナイト組織等の他の結晶構造の優先的安定性から生じる。合金の温度が転移温度を超えて上昇するときに、合金微細構造内に存在するマルテンサイトプレートの寸法は縮小し、結果としてオーステナイト粒子により置換されるときに終局的に消失し、かつ温度が転移温度未満点に戻るとき、マルテンサイトプレートはリフォームまたは成長する。マルテンサイトプレートの成長および消失により、機械的ストレスが構成要素上に加わり、構成要素により湾曲形状に変形し、曲率を拡張または縮小する。当分野で既知の方法により構成要素の適宜機械的かつ熱的処理により、形状変化は、可逆または不可逆的であってよい。可逆的変換は、本発明の実際に好適であり、ノズルの形状記憶構成要素は、パネルまたは支持構造部材であってよく、各サイクルで同一プロファイル変化を生じる反復的温度サイクルを受ける。かかるノズルは複数サイクルに使用できかつ相対的に長寿命である。
【００１２】
形状記憶合金から形成されるパネルは、ノズル構造に必要とされる曲率の増減を受ける形態であり、所望により喉直径を拡縮する。当分野で周知のように、形状記憶合金の転移温度は合金構成により変化し、かつ所定合金要素の含有は、転移温度を上昇させるために既知であり、転移温度を低下させる他のものが既知である。転移温度を上昇させる傾向の合金要素は、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、プラチナ、およびパラジウムである。プラチナおよびパラジウムは、ニッケルおよびチタン含有形状記憶合金の転移温度の上昇に特に効果的である。プラチナは転移温度を１０００°Ｃ（１８３２°Ｆ）超まで上昇させる。更に、高転移温度を有する合金は、タンタル−ルテニウム合金およびニオビウム−ルテニウム合金である。これらの合金は、Ｆｏｎｄａ，Ｒ．他の米国特許第６０１０５８４号に開示されている。
【００１３】
本発明のノズルは、概ね収斂−拡散超音波ノズルであり、収斂部と拡散部は喉または喉面で合致する。ノズルの前後端は推進方向により画定され、推進方向はノズルを流れるガス流の方向と反対であり、前端は収斂部への入口面にあり、しりかつ後端は拡散部の出口面にある。ノズルのプロファイル変化はノズル壁の内面の形状の変化により達成される。ノズル壁の内面は、ノズルそれ自体の面、または喉面を横切るまたは喉面と当接するノズルの内側のパネルである。ノズル内面形状の変化、そして喉の直径の変化に対応するために、ノズルの内面は、容易に変形してパネルに連続するセグメントにより分離されるか、または重合形態に配置されて隙間により分離される隣接パネルの内面であってよい。
【００１４】
好適構造において、ノズルは変形可能取付具によりシエルに取り付けられたパネルを有するシエルとして構築される。上述のごとく、これらの取付具は、高温で強度および剛性が低下してパネルの移動を可能にする熱結合であってよい。選択的に、枢軸回転可能取付具が使用できる。或る実施形態において、パネルは収斂部の前端から伸長して喉面または喉面の下流短距離で終端する。パネルとシエル間の領域は、空隙であるか、または温度変化に対する応答がパネルの形状変化に寄与する支持構造体または材料により占領されてよい。上述のごとく、支持構造体の一タイプは、パネルと間の領域を満たし、かつ特定温度を超えて液体または気体に状態変化する固体材料である。そのように液化または気化された、材料はパネルの支持を取り除き、かつ偏平化等により、ノズル内の気体からの圧力下でパネルを変形する。液体または気体への転換は、パネルとシエル間の空間でその材料を簡単に再分配、またはパネル縁の周りで流れる気体と共にノズルの外へ流出する。周囲温度で固体支持を提供し、かつ超音波ノズルで遭遇する典型的温度範囲で液化かつ／または気化する材料例は、ローズメタル（５０％Ｂｉ，２５−２８％Ｐｂ，２２−２５％Ｓｎで構成される可融合金）、ウッドメタル（５０％Ｂｉ，２５％Ｐｂ，１２．５％Ｓｎ，１２．５％Ｃｄで構成される可融合金）、および他の低温共晶混合物、および熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーである。当分野で既知の予期上昇温度で昇華する材料が、固体時にパネルに提供する支持を取り除くことにより、またはパネル上にパネルが変形するまで十分に圧力を加えて膨張させかつ続いて逃がすことにより効果的である。上述のごとく、他のタイプの支持構造は、固体を維持しながら温度上昇により膨張する固体材料である。固体強化材を充填したポリマーマトリックスまたは金属マトリックスで構成されるポリマーおよび複合材と同様に、多くの金属が本発明に有用な方法でこの作用を示す。本発明の他の実施形態において、支持構造はブラケット、リブ、または転移温度を超える加熱後に強度および剛性が低下し、もしくは形状記憶効果により形状変化し、かつ一旦変化後にノズル圧力に応答してパネルもしくは表面が変形するようなものである。
【００１５】
ノズルのプロファイル変化が必要とされる温度および時間は、推進システムにより変化、特に推進剤の化学構成、エンジンおよびノズルの質量能力、および推力レベル等のパラメタにより変化する。温度応答材料の選択は、プロファイル変化、その材料が形状記憶合金、液化可能または気化可能ポリマー、熱膨張材料、可変曲げ強度および剛性または圧縮強度および剛性を有する材料、またはかかる材料の組み合わせか否かを含み、所望転移温度および転移要素のタイミングにより管理できる。しかしながら、幾つかのシステムにおいて、特定温度応答材料に適合する特定化学構成を有する推進材もしくは燃料、即ち、燃焼の特定段階、または燃料消耗の程度により特定温度に達する燃料を選択可能である。いずれの場合にも、本発明の用途におけるプロファイル転移は、約５００°Ｆ（略２６０°Ｃ）から約６０００°Ｆ（略３３２０°Ｃ）の範囲、好ましくは約１０００°Ｆ（略５４０°Ｃ）から約２５００°Ｆ（略１６５０°Ｃ）の範囲の温度で発生する。ノズル構成部の加熱および結果としてのノズルプロファイルの変化は燃料の燃焼温度により駆動されるが、転移温度は常に燃料の燃焼温度未満である。
【００１６】
本発明は、多数の実施が可能であり、かつ実施形態は形態および作動モードにおいて変化し、本発明の新規性および進歩性を形成しかつ実施および実施形態に共通する特徴の理解は特定実施形態の詳細説明から理解できる。かかる実施形態は図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるノズルの第一例の斜視図である。
【図２】図１のノズルを後方へ見た端面図である。
【図３ａ】所定温度でのノズルを示す、図２の線３−３に沿った断面図である。
【図３ｂ】図３ａと異なる温度でのノズルを示す、図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】本発明によるノズルの第二例の斜視図である。
【図５】図４のノズルの後方を見た端面図である。
【図６ａ】所定温度でのノズルを示す、図５の線６−６に沿った断面図である。
【図６ｂ】図５ａと異なる温度でのノズルを示す、図５の線６−６に沿った断面図である。
【図７】本発明によるノズルの第三例の断面図である。
【図８】本発明によるノズルの第四例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１、２、３ａおよび３ｂに第一実施形態が示されている。図１は、収斂部およびノズル内部への入口面にあるノズルの前端２を示す収斂−拡散ノズル１１の斜視図である。ノズルを通る流体流の方向は矢印１３で示され、かつ喉の方向と反対である。収斂部の内壁は一連のパネルで裏打ちされ、上パネル１４と交互に重合配置された下パネル１５を含む。全パネルは凸状に湾曲し、かつ収斂部入口１２から喉１６へ伸長している。
【００１９】
上下パネル１４，１５の配置は、図２の端面図からも理解でき、パネルの曲率およびノズル１１の構造図３ａの断面から視認できる。図３ａは、ノズル１１の収斂部２１、喉もしくは喉面１６、および拡散部２２を示し、ノズルの前端もしくは入口１２から後端、即ち出口２３への流体流の方向１３を示す。重合パネル１４，１５とは別に、ノズル１１は軸２４を中心とする回転体である。
【００２０】
ノズル構造は、パネル１４，１５を取り付ける外シエル３１を含む。パネル１４，１５は熱結合部３２により入口１２近くの点でシエル３１に連結される。熱結合部は温度上昇により硬度が低下する。パネルの下流端３３は浮遊している、即ち、シエル３１に連結されず、シエルに対して自由に移動する。下パネル１５の下流端は浮遊しているが、シエル面と接触し、上パネル１４の下流端間には僅かな隙間がある。
【００２１】
この実施形態において両パネル１４，１５のセットは形状記憶合金から形成され、かつ周囲温度および一般的に転移温度未満の温度で図３ａに示された湾曲形状に処理かつ構築される。この湾曲形状により、パネルの下流端は集合的に特定断面３４を有する喉を形成する。パネルが転移温度を超える温度に上昇するときに、パネルは形状変化を受け、この場合に、曲率半径が大きくなることにより湾曲が小さくなる。温度上昇により生じる湾曲の損失および熱結合部３２の軟化によって、パネル１４，１５は、ノズルを通る流体の圧力に付勢されてシエルに接近する。これにより、パネルは喉面１６に向かって伸張し喉へ侵入し、図３ｂの形態に変化する。このことにより、有効喉直径が短縮し、結果として図３ｂに示されたように喉の断面積３５は小さくなる。この変化は、下流端３３で上下パネル１４と１５間の重合程度が増大することにより生じる。
【００２２】
燃料燃焼の早期段階で燃焼ガスは高圧でノズルを通過し、かつパネルの湾曲は、パネル１４，１５とシエル３１との間のキャビティ３６（図３ａ）を充填する固体支持材によりこの圧力に対して維持され得る。しかしながら、上述したように、支持材は、温度が転移温度を超えて上昇すると液化するものである。液化した物質は流動可能であり、それにより上パネル１４の下流端３３とノズルのシエル３１との間の小さい隙間を通って流れ、そしてキャビティから流出する。これにより、上パネル１４と下パネル１５はシエルおよび下流端に接近し、更に喉１６へ伸張する。
【００２３】
第二例が図４、５、６ａおよび６ｂに示されている。図４の斜視図は、収斂部の前端もしくは入口４３から拡散部の後端もしくは出口４４へ向かう流れの方向４２と共に収斂−拡散ノズル４１を示す。図５は、前端４３の端面図である。図１から３ｂの例のごとく、収斂部の内面は一連のパネル４５で形成されている。図示例において、パネルは重合しないで狭い隙間４６を介して分離して運動に対応する。
【００２４】
図５の線６−６に沿ったノズルの断面図は図６ａおよび６ｂに示されている。図１から３ｂの例と同様に、ノズルはシエル５１として形成され、パネル４５はシエル５１に取り付けられ、かつノズルは収斂部５２、喉面５３、および拡散部５４を形成する。
【００２５】
図４、５、６ａおよび６ｂの例においてパネル４５は、図１、２、３ａおよび３ｂの例のごとく湾曲しないで、曲げ線４７で曲折している。図１、２、３ａおよび３ｂの例のごとく、第二実施形態においてパネルの下流端４８は喉を形成するが、下流端４８はシエル内の凹部４９内に当接し、下流端の枢軸回転運動を可能にする。ノズル材料の温度が上昇するにつれて、パネル４５は偏平形態に向かってシフトし、曲げ線４７の角度が小さくなり、パネル部分がシエル５１に接近し、かつパネルの下流端４８を付勢して相互に対して移動し、それにより喉の直径が内径５５（図６ａから小径５６（図６ｂ）が縮小する。この運動により、隣接パネル間の隙間４６は、曲げ線４７の角度が減少するにつれて、閉鎖する。図１、２、３ａおよび３ｂの例のごとく、パネルの初期折れ形状（図６ａ）は、パネルとシエルとの間のキャビティ５７に存在する固体材料により支持され、次に支持材料の液化現象により解放可能になり、かつ液化された材料は隙間４６を通過し、またはパネルの下流端４８を通過して流出する。
【００２６】
第三実施形態が図７に断面で示されている。前図のノズルと同様に、図７のノズル６１は、収斂部６２、および喉面６３、更にカテーテル４を有し、かつ収斂部６２の内面上で喉面６３まで延びた湾曲パネル６５を有する。パネルは、収斂部の入口でシエル６６に取り付けられ、かつパネルの下流端６７は浮遊し、パネルの曲率が変化するときにノズルの軸に対して接近したり離れたりする。各パネルの位置は、シエルとパネルとの間のキャビティ内に存在する支持リブまたはバネ６８により制御される。バネの一端はシエル内にそして他端はパネル内に埋設される。バネ６８は形状記憶合金で形成され、形状記憶合金に起因してバネは転移温度を超える温度まで上昇したときに伸張し、パネル６５を外方へ付勢して喉の直径を縮小し、転移温度未満まで温度が降下するときに、図面に示された位置へ後退する。
【００２７】
第四実施形態が図８に示されている。前図と同様に、図８のノズル７１は、収斂部７２、喉面７３、および拡散部７４を有し、かつ収斂部７２の内面上に湾曲し喉面７３へ延びたパネル７５を有する。パネルは収斂部の入口端でシエル７６に取り付けられ、かつ各パネルの下流端７７は浮遊し、パネルの曲率が変化するときノズルの軸に対して近づいたり離れたりする。パネル７５とシエル７６との間には、ノズルが遭遇する温度の範囲にわたって固体を維持するが、温度上昇により膨張するポッティング(potting)材７８がある。ポッティング材は膨張によりパネル７５を、点線８０で示されたように、ノズル軸７９８に向かって内方へ付勢し、喉の直径を縮小させる。
【００２８】
上述のごとく、図面に示された多くの形態は、温度の上昇により喉の直径を縮小するのではなく拡張するように、逆に作用する設計であってよい。パネルの形状または配向が形状記憶合金により制御されるときに、形状記憶合金により形成された部分は、その部分の形状の変化に起因してパネルがいずれかの方向へ移動するようにノズルにおいて加工または構成されてよい。各例示は、燃料燃焼率、従って、塊流が低下するにつれて喉の直径が短縮することによって、維持相時にノズルの喉にわたる高差圧を維持するために使用でき、またはロケットの飛行の維持相への推進相からの移行時にノズルを横切る差圧を意図的に降下させるために使用できる。
【００２９】
本発明の新規特徴を利用かつ実行する種々の他の形態および変形が当業者には理解されるであろう。
【００３０】
特許請求の範囲において、単数として説明されているものは、単数であっても複数であってもよく、『含む』または『有する』の用語は記載されているものに限定されず他の工程または要素をも選択的に含むことを意味する。
【符号の説明】
【００３１】
１１    ノズル
１２    前端（または入口）
１３    流れの方向
１４    上パネル
１５    下パネル
１６    喉（または喉面）
【図１】
2010503793.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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