(57)【要約】【課題】従来の問題を改善したアフターバーナ装置を提供する。【解決手段】支持アーム１３は、バイパスターボジェットのアフターバーナ装置に径位置に設置される。この装置は、一次流のための通路を画定する、第１の内側環状ケーシングおよび第２の内側環状ケーシングと、第１の内側環状ケーシングとともに二次流のための通路を画定する外側環状ケーシングとを備える。アーム１３は、複合材料からなる一体型構造体を備え、一体型構造体は、一方では、実質的にＶ字型の輪郭を有する溝１６を画定するように構成された２つの一体型の壁１４、１５と、他方では、ともに結合されかつ脚１８を画定するように構成された第１の端部１７と、外側環状ケーシングに確実に接続される少なくとも１つのフランジ２０、２１を画定するようにそれぞれ構成された第２の端部１９とを含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイパスターボジェットのアフターバーナ装置（７）用の支持アーム（１３）であって、前記装置（７）が、一次流のための通路（１０）を画定する第１の内側環状ケーシング（６）および第２の内側環状ケーシング（１１）と、前記第１の内側環状ケーシング（６）とともに二次流のための通路（４）を画定する外側環状ケーシング（５）とを備え、支持アーム（１３）が、複合材料から成る単一型構造体を備え、該単一型構造体が、実質的にＶ字型の輪郭を有する溝（１６）を画定するよう構成された２つの一体の壁（１４、１５）と、ともに結合されかつ脚（１８）を画定するよう構成された第１の端部（１７）と、前記外側ケーシング（５）と確実に接続されることができる少なくとも１つのフランジ（２０、２１）をそれぞれ画定するように構成された第２の端部（１９）とを含むことを特徴とする、支持アーム。
【請求項２】
前記壁（１４、１５）の間隔が、前記溝（１６）の輪郭が変化するように、前記第１の端部（１７）と第２の端部（１９）との間で一定でないことを特徴とする、請求項１に記載のアーム。
【請求項３】
前記間隔が、前記溝（１６）の輪郭が実質的に連続して変化するように、第１の端部（１７）から第２の端部（１９）へ実質的に連続して増加して変化することを特徴とする、請求項２に記載のアーム。
【請求項４】
前記壁（１４、１５）の厚さが、前記第１の端部（１７）と第２の端部（１９）との間で一定ではないことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のアーム。
【請求項５】
前記壁（１４、１５）の厚さが、前記第２の端部（１９）においてより厚いことを特徴とする、請求項４に記載のアーム。
【請求項６】
前記壁（１４、１５）の各々が、バーナリング支持体（２４）を受容できるハウジングを画定するように、同じ選択されたレベルに切欠部（２３）を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のアーム。
【請求項７】
前記バーナリング支持体（２４）が、前記切欠部（２３）の付近において、前記壁（１４、１５）に確実に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のアーム。
【請求項８】
前記バーナリング支持体（２４）が、リベット（２７）により前記壁（１４、１５）に確実に接続されることを特徴とする、請求項６または７に記載のアーム。
【請求項９】
前記切欠部（２３）が、二次流のための通路に配置される前記壁（１４、１５）の一部の領域に形成されることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載のアーム。
【請求項１０】
前記領域が、前記第１の内側ケーシング（６）の付近に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のアーム。
【請求項１１】
各フランジ（２０、２１）が、少なくとも１つのボルト（２９）によって、前記二次流にさらされるフランジの側にバッキングプレート（３０）を介在させて、前記外側ケーシング（５）に確実に接続されることができることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアーム。
【請求項１２】
前記一体型構造体が、セラミックマトリックスを有する複合材料からなることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアーム。
【請求項１３】
バイパスターボジェット用のアフターバーナ装置（７）であって、一次流用の通路（１０）を画定する第１の内側環状ケーシング（６）および第２の内側環状ケーシング（１１）と、前記第１の内側環状ケーシング（６）とともに、二次流用の通路（４）を画定する外側環状ケーシング（５）とを備え、前記アフターバーナ装置（７）が、前記外側環状ケーシング（５）に確実に接続された請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも３つの支持アーム（１３）を備えていることを特徴とする、アフターバーナ装置。
【請求項１４】
アフターバーナ装置が、前記二次流用の通路（４）に、前記外側環状ケーシング（５）とともに、前記二次流の一部のためのアフターバーナジェットパイプ（３３）を画定する絶縁ライナ（３２）を備え、また、各支持アーム（１３）の前記バーナ支持リング（２４）が、前記絶縁ライナ（３２）のレベルと前記第１の内側環状ケーシング（６）のレベルとの間のレベルに配置されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイパスターボジェットの分野に関し、より詳細には、このタイプのターボジェットエンジン内に設置したアフターバーナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示したタイプのバイパスターボジェットにおいて、ファン１によって引き込まれた空気流が、低圧圧縮機２に供給される。圧縮された空気流の第１の部分が、高圧圧縮機３に供給され、一方で、第２（補足）の部分が、第１の通路４に供給されることが意図される。この第１の通路４は、アフターバーナ装置７の外側環状ケーシング５と第１の内側環状ケーシング６（通常、フローセパレータと呼ばれ、かつともに混合される前に、一次流を二次流から分離するべく機能する）との間にさらに下流側に画定される。高圧圧縮機３を通る圧縮された空気流が、燃焼室８に供給され、燃焼室は、高圧段、高圧段に続く低圧段を備えたタービン９へ排気ガスが供給され、燃焼室の出口が、アフターバーナ装置７の第１の内側環状ケーシング６（またはフローセパレータ）と第２の内側環状ケーシング１１（通常、排気コーンと呼ばれる）との間に画定された第２の通路１０に供給する。
【０００３】
第２の通路１０に供給された排出ガスが、或る温度に上昇し、通常一次流（または高温流）と呼ばれるものを形成する。第１の通路４に供給された空気が、一次流の温度よりも実質的に低い低温であり、通常二次流（またはバイパス流）と呼ばれるものを形成する。
【０００４】
アフターバーナ装置７により、一次流および二次流に燃料を注入することで、第２の燃焼動作の実施が可能になる。この注入動作の一部は、二次流用または一次流用の通路内の第１の内側ケーシング６（またはフローセパレータ）の付近に配置されたバーナリング１２の補助によって実施される。より詳細には、バーナリング１２によって、燃料の一部を均一な方法で注入でき、炎を安定させることが可能になる。
【０００５】
選択した実施形態によれば、バーナリング１２は、「フレームホルダアーム」とも呼ばれる支持アーム１３によって支えられ、支持アーム１３は、支持要素により外側ケーシング、および／または固定手段により第１の内側ケーシングと確実に接続される。
【０００６】
支持要素による、アームの外側ケーシングへの確実な接続については、特に、仏国特許出願第２６９９２２６号に記載されている。支持要素および結合されるアームが、一次流が横断する範囲において確実に接続されているため、この確実な接続を保証する構成部品が、相当の熱応力だけでなく、「空気流圧力」と呼ばれる応力にもさらされる。さらに、各アームは、バーナリング部分と共に一体型副構造体を形成するが、この一体型副構造体は、特に丸められた縁がいくつか存在する結果としてその製造が特に困難である。
【０００７】
固定手段による、アームの第１の内側ケーシングへの確実な接続は、特に米国特許第５１０３６３８号、英国特許出願第２２９５２１４号、米国特許第５０２２８０５号、および米国特許第５０９０１９８号に記載されている。これら各文献では、複合材料からなるアームは、一次流と二次流との間の境界に配置された金属内側ケーシングに確実に接続されると考えられる。これにより、アームとケーシングとの間の熱膨張に差が生じるが、この熱膨張の差は、複雑な固定手段および境界構成部品を使用することで補正される。
【０００８】
仏国特許出願第２６９９２２７号では、さらに、外側ケーシングおよび内側ケーシング、すなわちバーナリングおよびアームから成る一体型構造体を形成することが提案されている。しかし、このタイプの構造体は、特に異なる材料を、「低温」構成部品と「高温」構成部品とに関して使用しなければならない事実の結果として、製造が困難である。この構造体の一体型の性質の結果として、メンテナンス作業がより困難となり、また、その構成部品の１つへの損傷は、全体の交換を必要とする。
【特許文献１】仏国特許出願第２６９９２２６号明細書
【特許文献２】米国特許第５１０３６３８号明細書
【特許文献３】英国特許出願第２２９５２１４号明細書
【特許文献４】米国特許第５０２２８０５号明細書
【特許文献５】米国特許第５０９０１９８号明細書
【特許文献６】仏国特許出願第２６９９２２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、この状況を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのため、本発明は、導入部分に示されているように、一次流のための通路を画定する第１の内側環状ケーシングおよび第２の内側環状ケーシングと、第１の内側環状ケーシングとともに２次流のための通路を画定する外側環状ケーシングとを備える、アフターバーナ装置用の支持（フレームホルダ）アームを提案する。
【００１１】
このアームは、２つの一体の壁を含む複合材料からなる単一型構造体を備えることを特徴とし、この単一型構造体は、一方では、実質的にＶ字型の輪郭を有する溝を画定するよう構成された２つの一体型の壁と、他方では脚を画定するように構成されかつ互いに結合された第１の端部と、外側ケーシングと確実に接続される少なくとも１つのフランジを画定するように各々構成された第２の端部とを含む。
【００１２】
本発明によるアームは、特に単独または組み合わせて採用されることができる以下の他の特徴を含むことができる。すなわち、
・  アームの２つの壁の間隔は、溝の輪郭が変化できるように、第１の端部と第２の端部との間で一定でなくてもよい。この場合、間隔は、溝の輪郭が実質的に連続的に変化できるように、例えば第１の端部から第２の端部へ実質的に連続的に増加して変化する。
・  アームの２つの壁の厚さは、第１の端部と第２の端部との間で一定でないことができる。この場合、例えば２つの壁の厚さは、その抵抗を増加するために、それら２つの壁の第２の端部においてより厚い。
・  アームの２つの壁は、バーナリング支持体を受容できるハウジングを画定するように、それぞれ選択された同じレベルに切欠部を含むことができる。例えば、このバーナリング支持体は、それらの切欠部の付近で恐らくはリベットの補助により２つの壁と確実に接続される。切欠部は、さらに、二次流のための通路に配置される２つの壁の一部分の領域に形成される。この領域は、好ましくは第１の内側ケーシングの付近に配置される。
・  各フランジは、少なくとも１つのボルトによって、二次流にさらされる側にバッキングプレートを介在して、外側ケーシングに確実に接続されることができる。
・  一体型構造体は、セラミックマトリックスを有する複合材料から成ることができる。
【００１３】
本発明は、さらに、その外側ケーシングに確実に接続され、先述した特徴の１つにしたがう前述されたタイプの少なくとも３つの支持アームを備える、バイパスターボジェットのためのアフターバーナ装置に関する。
【００１４】
このタイプの装置は、例えば、その二次流のための通路に、外側ケーシングとともに、二次流の一部のためのアフターバーナジェットパイプを画定する絶縁ライナを備えることができる。この場合、各支持アームのバーナリング支持体は、絶縁ライナのそれぞれのレベルと第１の内側ケーシングのレベルとの間のレベルに設置されることが好ましい。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、以降の詳細な記述および添付の図面から明らかであろう。
【００１６】
添付の図面は、本発明を完成するために役立つだけでなく、適切であれば本発明の規定に役立つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、図１を参照して導入部分にて記述されたタイプのターボジェットエンジンのアフターバーナ装置用の支持フレームホルダアームに関する。
【００１８】
まず図１、図２Ａ、および図２Ｂを参照しながら、本発明による支持アーム１３について説明する。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂに示される支持アーム（すなわちフレームホルダアーム）１３は、耐熱複合材料からなる一体型構造体の形態にある。この複合材料は、セラミックマトリックスを有することが好ましい。例えば、一体型構造体は、液相または気相のセラミックマトリックスが浸透された、特に炭化ケイ素または炭素の繊維プリフォームからなる。したがって、一体型構造体は、例えばＣＥＲＡＳＥＰ（登録商標）４１０−１２からなることができる。
【００２０】
複合材料の使用は、特に作動温度が上昇した場合に、重量ゲイン（金属材料と比較）および耐用年数の増大が可能であるという事実の結果として特に有利である。
【００２１】
一体型構造体は、溝１６を画定するように１つの長手方向側部でともに結合された２つの実質的に対称な壁１４、１５を有し、溝の輪郭は、断面が実質的にＶ字型である。
【００２２】
これら２つの壁１４、１５は、第１の端部１７を含み、第１の端部１７は、ともに結合され、かつ好ましくは一次流を促進するように面とりされた脚１８を画定するよう構成される。
【００２３】
各壁１４、１５は、さらに、第２の端部１９も含み、第２の端部１９は、以降で図７を参照して理解されるように、脚１８の反対側であり、かつ外側環状ケーシング５に確実に接続されることを目的とした少なくとも１つのフランジ２０、２１を画定するよう構成される。例えばボルトの補助によるこの確実な接続を可能にするために、各フランジ２０、２１が、図２Ｂに示されるように、少なくとも１つの貫通孔２２、好ましくは少なくとも２つの貫通孔２２を含む。
【００２４】
さらに、各壁１４、１５は、選択されたレベルで（両方の壁について同一）切欠部（またはスロット）２３を含むことが好ましい。図３に示されるように、これら２つの切欠部２３は、バーナリング支持体２４が配置されることができるハウジングを画定する。
【００２５】
切欠部２３が形成されるレベルは、バーナリングの目的の位置に応じて選択される。示された例では、切欠部は、バーナリングが二次流用のダクト４に配置されるように、第２の端部１９の付近に設けられる。しかしながら、変形形態において、切欠部を、バーナリングが一次流のためのダクト１０に配置できるように、壁１４および１５の中央部分に、またはさらには脚１８の付近に設けられることができる。
【００２６】
例えば、図３に示されるように、バーナリング支持体２４は、中央部品２５を含み、中央部品２５は、２つの側で開くＶ字型の溝を画定し、Ｖ字型の溝は、切欠部２３の付近において２つの壁１４および１５の内面に確実に接続された２つの側方部品２６により、後方に向かって実質的に垂直に延びる。この確実な接続は、例えばリベット２７の補助により行なわれることができる。
【００２７】
バーナリング支持体２４は、「低温」二次領域に配置される場合には、例えば金属材料で形成される。しかし、特に「高温」一次領域に設置される場合には、複合材料で形成することもできる。
【００２８】
バーナリングのバーナリング支持体２４への確実な接続を可能にするように、バーナリング支持体２４は、中央部品２５を形成する各２つの羽根に少なくとも１つの貫通孔２８を含むことが好ましい。
【００２９】
図５および図６に示される図３の軸Ｖ−ＶおよびＶＩ−ＶＩに沿った断面図に示されるように、また図４の平面図に示されるように、２つの壁１４および１５の間の間隔は、脚１８から第２の端部１９へ一定でなくてもよい。換言すれば、溝１６のＶ字型輪郭が変化されることができる。より正確には、この場合の間隔は、脚１８から第２の端部１９へ実質的に連続的に増大する。
【００３０】
図面には示されていないが、２つの壁１４および１５の厚さは、補強される他の部品よりも高い応力にさらされる支持アーム１３の部品に有利であるように、脚１８から第２の端部１９へさらに一定でなくてよい。したがって、第２の端部１９での余分な厚みは、熱応力に対しておよび空気流圧力による応力に対してより高い抵抗を有することを意味する。
【００３１】
バイパスターボジェットのアフターバーナ装置７は、少なくとも３つ、より好ましくは少なくとも４つの本明細書で記載されたタイプの支持アーム１３を含む。いくつかのターボジェットエンジンでは、アームの数は、９本と等しくてよい。
【００３２】
次に、図７、図８Ａ、および図８Ｂを参照しながら、支持アーム１３をアフターバーナ装置７の外側環状ケーシング５への確実な接続の例について記載する。
【００３３】
前述したように、各支持アーム１３は、そのフランジ２０、２１によって、外側環状ケーシング５に確実に接続される。
【００３４】
確実な接続は、「低温」環境（一般に、約２００℃未満）において、外側環状ケーシング５に直接実施されるため、支持アーム１３と外側環状ケーシング５との間の熱膨張の差は問題にならない。そのため、例えばボルト２９のような特に単純な固定（または確実な接続）手段を用いることが可能である。各フランジ２０、２１を適所に固定するために、例えば２つのボルト２９（最低で１つ）を使用することができる。
【００３５】
確実に接続されると、各アームが、タービン９の回転軸に対して実質的に径方向に延び、外側ケーシング５と内側ケーシング６および１１の回転軸も形成する。本明細書で使用される「内側ケーシング６」および「内側ケーシング１１」という表現は、当業者が、フローセパレータおよび排気コーンとして各々参照するものを意味することに想起されたい。
【００３６】
図７に示されるように、アフターバーナ装置７は、第１の内側環状ケーシング６（またはフローセパレータ）と外側環状ケーシング５との間に介在された絶縁ライナ３２を含むことができ、外側環状ケーシング５とともに、二次流の少なくとも一部が循環するアフターバーナジェットパイプ３３を画定する。この絶縁ライナ３２は、全体的に波形の多孔プレートであり、この多孔プレートは、アフターバーニングガスを収容する（主チャンバの壁と同様）ことと、外側環状ケーシング５を高温の流れから保護することを目的とする。このタイプの絶縁ライナ３２が存在する場合には、各支持アーム１３の壁１４および１５における切欠部２３は、バーナリング支持体２４が、中間環状ケーシング３２と第１の内側環状ケーシング６（またはフローセパレータ）によって少なくとも部分的に囲まれるように、選択されたレベルに形成される。
【００３７】
図３により明瞭に示されるように、さらに、補強および／または保護バッキングプレート３０が、各フランジ２０、２１の外面（外側ケーシング５の反対側）の下に配置されることができ、補強および／または保護バッキングプレート３０は、各フランジと１つまたは複数のナットとの間に介在される。これにより、フランジ２０および２１の剛性を増加し、かつ機械応力に対する支持アーム１３の抵抗を増加することが可能である。このバッキングプレート３０は、金属製であることが好ましい。
【００３８】
Ｖ字型輪郭および各支持アーム１３の脚１８の形状は、一次流（図７中の矢印Ｆ１）と二次流（図７中の矢印Ｆ２）を最適化することで、予想される性能に対応する空力動作を得られるように選択されることに留意されたい。
【００３９】
さらに、支持アーム１３は、溝１６に内側キャーブレーション装置を収容してもよい。支持アーム１３の製造に使用される複合材料の結果として、支持アーム１３は、さらに高い温度に耐えることができるため、構成部品を一次流によって横断される前縁から冷却するための内側換気装置を設ける必要がない。
【００４０】
本発明は、単に例によって前述された支持アームおよびアフターバーナ装置の実施形態に限定されるものではなく、当業者が特許請求の範囲内で考え得る任意の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】バイパスターボジェットの長手方向断面図である。
【図２Ａ】バーナリング支持体を固定する前の、本発明によるアームの実施形態の第１の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａのアームの第２の斜視図である。
【図３】バーナリング支持体を固定した後の、本発明によるアームの実施形態の斜視図である。
【図４】図３のアームの平面図である。
【図５】図３のアームの軸Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】図３のアームの軸ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。
【図７】アフターバーナ装置の外側ケーシングと確実な接続した後の、図３のアームの側面図である。
【図８Ａ】図７のアセンブリを異なる角度から示す斜視図である。
【図８Ｂ】図７のアセンブリを異なる角度から示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
４  ダクト
５  外側環状ケーシング
６  第１の内側環状ケーシング
７  アフターバーナ装置
９  タービン
１１  内側ケーシング
１３  支持アーム
１４、１５  壁
１６  溝
１７  第１の端部
１８  脚
１９  第２の端部
２０、２１  フランジ
２３  切欠部
２４  バーナリング支持部
２５  中央部分
２６  ダクト側方部分
２８  貫通孔
２９  ボルト
３０  バッキングプレート
３２  絶縁ライナ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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