(57)【要約】【課題】従来よりも短いライナ部材を用いて冷却効率を向上させる。【解決手段】タービンエンジン収縮―拡散ノズルの収縮フラップ２２２は、上流側端部２２３から下流側端部２２４まで延びるとともに、メインフラップ２２６および縮小されたライナ部材２２８を備える。ライナ後端部２３４は、メインフラップ後端部２２４から上流側にフラップ２２６の長さの少なくとも４０％に亘って間隔を隔てている。ライナ部材パネル２３０は、メインフラップの全長ＬFの約１５％〜５０％である長さＬPを有するとともに、ブラケット２４０によりフラップ内側面２４２に取り付けられている。パネル２３０とフラップ２２６との間において、チャネル２５０が入口２５２から出口２５４まで延び、その間を空気流２５６が通流する。ライナパネルの長さが縮小されたフラップ２２２によって、より上流側で冷却空気が排気されて、効果的な冷却が実現する。【選択図】図４
2007085334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンノズルのサブアッセンブリであって、
メインフラップおよびライナを有する上流側フラップアッセンブリと、
ヒンジ軸を中心に相対的に回転するように前記上流側フラップに旋回可能に連結された下流側フラップと、
前記上流側フラップおよび前記下流側フラップの少なくとも一方に連結され、複数のスロート面積状態の間で前記上流側フラップおよび前記下流側フラップを駆動させるアクチュエータ連結機構と、
を備え、
前記メインフラップと前記ライナとの間に冷却通路が形成され、
前記ライナが、前記メインフラップの後端部から上流側に前記メインフラップの長さの少なくとも４０％に亘って間隔を隔てた後端部を備えることを特徴とするタービンエンジンノズルサブアッセンブリ。
【請求項２】
前記下流側フラップおよび周囲構造に旋回可能に連結された外側フラップをさらに備え、これにより、前記下流側フラップおよび前記周囲構造のそれぞれの連結位置の間のスパンが、空気力学的な力に応じて伸縮することを特徴とする請求項１に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項３】
前記ライナが、
ライナ胴体部と、
前記ライナ胴体部および前記メインフラップに固定されたライナ取付ブラケットと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項４】
前記ライナ胴体が、ニオブベースのシートと、ニッケルベース超合金のバッキングエレメントと、を備えることを特徴とする請求項３に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項５】
前記ライナの後方端部が、前記メインフラップの前記後端部から上流側に前記メインフラップの前記長さの７０〜８０％に亘って間隔を隔てていることを特徴とする請求項１に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項６】
前記ライナの長さが、前記メインフラップの前記長さの１５〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項７】
前記ライナの長さが、前記メインフラップの前記長さの２０〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載のノズルサブアッセンブリ。
【請求項８】
静止構造と、
前記静止構造に実質的に固定された軸を中心に相対的に回転するように前記静止構造に旋回可能に連結された上流側メインフラップと、
ヒンジ軸を中心に相対的に回転するように前記上流側フラップに旋回可能に連結された下流側フラップと、を備える
複数のフラップサブアッセンブリと、
実質的に環状の冷却空気流路を形成するとともに前記上流側メインフラップに沿ったライナと、
を備え、
前記冷却空気流路が、前記上流側メインフラップの長手方向の長さの少なくとも４０％の長手方向の距離に亘って前記メインフラップの下流側端部から上流側に間隔を隔てた出口を有することを特徴とするタービンエンジンノズル。
【請求項９】
前記複数のフラップサブアッセンブリが、エンジンの中心線を中心に線対称に配置され、
前記フラップアッセンブリの各々に対して関節動作が同時に起こり、
前記複数のフラップアッセンブリの各々が、前記下流側フラップに旋回可能に連結された外側フラップをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のタービンエンジンノズル。
【請求項１０】
前記ライナが、周方向の列を備え、
前記周方向の列が、
前記メインフラップの対応するフラップにそれぞれ取付けられた複数の第１の部材と、
前記第１の部材の対応するペアの間で対応する収縮シールに取付けられた複数の第２の部材と、
からなることを特徴とする請求項８に記載のタービンエンジンノズル。
【請求項１１】
静止構造と、
前記静止構造にそれぞれ旋回可能に連結された第１のフラップの円周方向の列と、
前記第１のフラップと交互に配設された第１のシールの円周方向の列と、
ライナアッセンブリと、を有する
収縮部と、
前記第１のフラップの対応するフラップにそれぞれ旋回可能に連結された第２のフラップの円周方向の列と、
前記第２のフラップと交互に配設された第２のシールの円周方向の列と、を有する
拡散部と、
を備え、
前記ライナが、前記メインフラップの下流側端部から上流側に前記収縮部の長手方向の長さの実質的に少なくとも４０％の長手方向の距離に亘って間隔を隔てた出口を有することを特徴とするタービンエンジンノズル。
【請求項１２】
ガスタービンエンジンノズルの収縮部のライナ部材であって、
内側面と、
外側面と、
前端部と、
後端部と、
第１の側端部および第２の側端部と、
前記前端部と前記後端部との間の長さと、
前記第１の側端部と前記第２の側端部との間の側方のスパンと、を有する
パネルを備え、
前記側方のスパンが、前記長さより長いことを特徴とするガスタービンエンジンノズル収縮部ライナ部材。
【請求項１３】
前記長さが、前記側方スパンの４０〜６０％であることを特徴とする請求項１２に記載のライナ部材。
【請求項１４】
前記パネルが、
実質的に平面の中央部と、
相補的なパネルの相補的な構造と互いに嵌合するとともに前記第１および第２の側方縁部に沿った嵌合手段と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のライナ部材。
【請求項１５】
前記パネルに固定されるとともに、前記パネルの前記外側面から延びる取付ブラケットをさらに備え、
前記取付ブラケットが、
前記パネルの中央部と平行をなして該中央部から間隔を隔てるとともに、ボルト用の開口部を有する中央ウエブと、
前記中央ウエブの第１および第２の縁部から前記パネルに向かって延びる第１および第２の側方ウエブと、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のライナ部材。
【請求項１６】
前記パネルが、ライナシートと、前記ライナシートの上流側部分に沿ったバッキングシートと、デフレクタと、を備え、
前記ライナシート、前記バッキングシートおよび前記デフレクタが、複数のリベットにより固定され、
前記取付ブラケットが、一対の溶接部により前記ライナシートに固定されることを特徴とする請求項１２に記載のライナ部材。
【請求項１７】
タービンエンジンを改修またはタービンエンジン形態を再設計する方法であって、
前記エンジンまたは前記エンジン形態が、収縮フラップと、拡散フラップと、外側フラップと、前記収縮フラップに連結されたアクチュエータ連結機構と、を有する第１のノズルを備えているか、あるいは以前に備えており、
前記方法が、前記収縮フラップの第１のライナ部材を第２のライナ部材と交換することを含み、
前記第２のライナ部材が、前記第１のライナ部材の下流側端部の以前の位置から上流側に、前記収縮フラップの長さの少なくとも１０％の位置に設けられた下流側端部を有することを特徴とするタービンエンジン改修またはタービンエンジン形態再設計方法。
【請求項１８】
前記第２のライナ部材によって、前記第１のライナ部材によってもたらされるよりも、より高い冷媒とガスとのρｖ比がもたらされることを特徴とする請求項１７に記載の改修または再設計方法。
【請求項１９】
前記第２のライナ部材が、ライナシートと、前記ライナシートに溶接された取付ブラケットと、を備えることを特徴とする請求項１７に記載の改修または再設計方法。
【請求項２０】
前記第１のノズルサブアッセンブリの円周方向の列の複数の前記第１のライナ部材が、複数の前記第２のライナ部材と交換されることを特徴とする請求項１７に記載の改修または再設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンに関し、特に、タービンエンジンの可変スロート排気ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン排気ノズルに関する十分に発達した分野が存在する。種々のノズル構造においては、ペアの相対的なヒンジ式フラップ、つまり上流側の収縮（コンバージェント）フラップおよび下流側の拡張（ダイバージェント）フラップを備える。軸対称のノズルは、このようなペアのフラップを環状の列に配置している。例示的なノズルは、特許文献１〜４に開示されている。
【特許文献１】米国特許第３，７３０，４３６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７９７，５４４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３９８，１２９号明細書
【特許文献４】英国特許出願公開ＧＢ２４０４２２２Ａ号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
したがって、本発明の一態様は、タービンエンジンノズルのサブアッセンブリを含む。上流側フラップアッセンブリは、メインフラップおよびライナを備える。メインフラップとライナとの間に冷却通路が形成される。下流側フラップは、ヒンジ軸を中心に相対的に回転するように、上流側フラップアッセンブリに旋回可能に連結される。ライナは、メインフラップの後端部から上流側にメインフラップの長さの少なくとも４０％に亘って間隔を隔てた後端部を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図１では、従来技術のタービンエンジンノズル２０が図示されている。例示的なノズルは、英国特許出願公開ＧＢ２４０４２２２Ａ号明細書から引用されており、以下に説明する変更形態の基準となる。例示的なノズル２０は、ノズルの軸つまり中心線５００を中心とした対をなすコンバージェント（収縮）／ダイバージェント（拡散）フラップの線対称かつ円形状の列を備える。このフラップのペアは、上流側端部２３から下流側端部２４まで延びる上流側／前方の収縮フラップ２２と、上流側端部２７から下流側端部２８まで延びる下流側／後方の拡散フラップ２６と、からなる。これらのフラップは、収縮フラップ２２の下流側端部２４および拡散フラップ２６の上流側端部２７に隣接したヒンジ軸５０２を中心に相対的に動くようにヒンジ機構３０によって互いにヒンジ式に連結されている。ペアのフラップの列とともに、同心で円形状にシールの列が配設されている。例示的なシールは、隣接する収縮フラップ間および拡散フラップ間にそれぞれ設けられた収縮部材３２および拡散部材３３を備える（図２参照）。拡散フラップ２６の半径方向内側面は、上流側端部２７付近における長手方向の凸状面４０と、前記面４０から後方に向かって下流側端部２８まで延びる実質的に長手方向の直線部分４２と、を備える。前記凸状面４０により、瞬間的なスロート半径ＲTを有するノズルの空力的なスロート（すなわち、最小の通路断面積の箇所）が形成され、直線部分４２により、瞬間的な出口半径ＲOを有する排気口が形成される（図１参照）。各々の収縮／拡散フラップのペアにおいては、ノズルは、外側フラップ５０をさらに備え、外側フラップ５０の外面５２により、航空機の機体周囲を通過する外部気流にさらされるノズルの外側の輪郭が形成される。
【０００５】
さらに、図１では、エンジン、航空機の機体または他の周囲の構造物にノズルを取り付けるノズル静止リング構造６０が図示されている。収縮フラップ２２の上流側端部２３に隣接したヒンジ構造により、固定された横軸５０３を中心に相対的に回転するように、収縮フラップ２２が静止リング構造６０に旋回可能に連結される。同期リング６２は、静止リング構造６０の内側後方部分６４と外側後方部分６６との間に取り付けられるとともに、アクチュエータ（図示せず、例えば、空気圧式または油圧式アクチュエータ）により長手方向に往復直線運動をする。図１の状態では、同期リング６２は、最も前方／上流側に位置している。同期リング６２は、対応する連結機構７０によりペアのフラップの各々に連結されている。各連結機構７０は、中央ベルクランク７２を備え、中央ベルクランク７２は、固定された横軸５０４を中心に相対的に回転するように、静止リング構造６０の内側部分６４の後縁部に位置するベルクランク支持部７４にヒンジ機構により旋回可能に連結されている。横軸５０４を中心とした回転範囲に亘ってベルクランク７２を回転させるために、ベルクランク７２は対応するＨ型リンク７６によって同期リング６２に連結されている。Ｈ型リンク７６の前方端部は、同期リング６２とともに長手方向に移動する横軸５０６を中心に相対的に回転するようにヒンジ機構により同期リング６２に旋回可能に連結されている。Ｈ型リンク７６の後方端部は、横軸５０６の線形移動に応じて横軸５０４を中心とした円形経路の弧に沿って動く横軸５０８を中心にして相対的に回転するように、ヒンジ機構によりベルクランク７２に旋回可能に連結されている。したがって、図１から分かるように、同期リング６２が後方／下流側へ移動すると、ベルクランク７２が軸５０４を中心に時計回りに回転する。ベルクランク７２の回転は、対応する一対のトランスファーリンク７８を介して対応するフラップペアの関節部に伝わる。トランスファーリンク７８の前方／上流側端部は、横軸５１０を中心に相対的に回転するようにベルクランク７２に旋回可能に連結されており、横軸５１０は、軸５０６の線形移動に応じて軸５０４を中心とした円形経路の弧に沿って移動する。トランスファーリンク７８の後方／下流側端部は、横軸５１２を中心に相対的に回転するように、拡散フラップ２６に旋回可能に連結されている。以下で説明するように、実施例における軸５１２の動きは、ベルクランク７２の回転および対応する静止リングの位置により完全に決定されるわけではない。むしろ、軸５１２の動きは、他の力、具体的には、ノズルに対する内部および外部の相対圧力から生じる空気力学的な力に影響される。実施例においては、軸５１２は、軸５０２の後方で、かつ拡散フラップ２６の上流側端部２７と下流側端部２８との間のスパンの前方半分に位置している。より具体的には、軸５１２は、前方１／３に位置し、図示された実施例においては、前記スパン前方の概ね５％〜１５％に位置している。
【０００６】
例示的な実施例においては、外側フラップ５０は、固定された横軸５２０を中心に相対的に回転するように、ヒンジ機構により静止構造の外側部分６６に旋回可能に連結された前方端部９０を備える。外側フラップ５０は、横軸５２２を中心に相対的に回転するように、ヒンジ機構により下流側端部９２に隣接して拡散フラップ２６に旋回可能に連結されている（拡散フラップ２６の下流側端部２８からわずかに前方寄りの箇所において）。外側フラップ５０の胴体部９６に対して伸縮自在に取り付けられるとともに外側フラップ５０を静止リング構造６０に連結する上流側リンク９４を有することにより、軸５２０と軸５２２との間のスパンが伸縮可能なように、外側フラップ５０は構成されている。伸長／収縮は、限定された範囲で行われる。前記範囲をさらに限定するものとして、固定された横軸５２４（横軸５２０に近接していてもよい）を中心に相対的に回転するように、静止リング構造６０に旋回可能に連結された前方端部１０２を有する第２のリンクつまりモード支柱１００が配設される。軸５２０，５２４が一致する場合には、全ての枢動点を通る１つの開口部を低コストでドリル加工することができるため有利である。しかし、外側フラップ５０の幅が、前記フラップの周方向の両側において主要胴体部９６が実質的に前記モード支柱から円周方向に間隔を隔てるようになっていれば、軸５２０を軸５２４よりもエンジンの中心線に相対的に近づけて配置することが、モード支柱の機械的な利点を維持する上で有利となる。
【０００７】
モード支柱の後端部１０４は、モード支柱に対して固定されているが制限された移動範囲で拡散フラップ２６に対して遊動する横軸５２６を中心に相対的に回転するように拡散フラップ２６に旋回可能に連結されている。例示的な移動範囲は、拡散フラップ２６の中間位置において一対の取付ブラケット１１０を用いることによりもたらされる。各取付ブラケット１１０は、スロット１１２を有し、該スロット１１２は、モード支柱１００に対する軸５２６に沿って固定されたピボットシャフト１１４上の長楕円形のスライダ１１３を受ける。スライダ１１３およびシャフト１１４は、スロット１１２の第１の端部１１６と第２の端部１１８との間をスロット１１２に沿って自由に移動する。例示的な中間位置は、拡散フラップの長さの概ね中央の１／３（３分割したものの中央）内および軸５１２と軸５２２との間のスパンの概ね中央の１／３内の位置である。
【０００８】
運転中、同期リング６２の位置により、公称スロート半径ＲTおよび対応するスロート面積（すなわち、スロットル状態）が決定される。そして、各々の同期リング６２の位置において、空気力学的な力により拡散フラップの内側面の角度θに対応するモードが決定される。図１に図示されているように、同期リング６２が可動範囲の最前部に位置することにより、最大の公称スロート面積が形成されている。さらに、図１では、空気力学的な力により、スライダ１１３がスロット端部１１６に達し、拡散フラップ２６が最大のθの状態となる高モード状態が図示されている。変化した状態では、外側フラップ５０および拡散フラップ２６に亘る力の平衡によって別のθが形成される。例えば、最大面積において最小のθの低モードの状態では、スライダ１１３は、実質的にスロット端部１１８に達する。別の実施例の形態では、モード支柱の作動は逆になる（すなわち、スライダ機構が、モード支柱と拡散フラップとの接続部分においてではなく、モード支柱と静止構造との接続部分に位置する）。
【０００９】
最小のスロート面積／半径の状態では、同期リング６２は、リングの移動範囲の最も後方に移動している。同期リング６２が移動する間、外側フラップ５０が対応して伸縮する（収縮状態を図示している）。スロート面積の範囲に亘る十分な外側フラップの伸縮範囲に適合する必要性は、（前述のように）モード支柱に付随する伸長性の所望の範囲を超える場合がある。したがって、モード支柱は、拡散フラップおよび外側フラップの移動範囲を制限するように機能する。
【００１０】
図１では、メインフラップ１５０と、前記フラップ１５０の半径方向内側に取付けられたライナ部材１５２と、を備えた上流側フラップ２２がさらに図示されている。例示的なライナ部材１５２は、上流側端部１５６から下流側端部１５８まで延びるパネル１５４を備える。１つまたは複数のブラケット１６０により、ライナ部材１５２が対応するメインフラップ１５０に取付けられ、それにより、ライナ部材１５２がギャップ１６２を有してメインフラップ１５０から間隔を隔てて保持される。運転中、冷却空気流１６４は、入口１６６から出口１６８までギャップ１６２を通って流れる。例示的なライナパネル１５４は、収縮フラップ２２の全長の大部分に亘った長さを有する。例えば、前記パネルの長さは、前記フラップが概ね長手方向に方向づけられている最大スロートで高モードまたは低モード状態において長手方向の長さＬPBと測定される。この状態では、フラップ２２の全長は、ＬFBとなり、例示的な長さＬPBは、長さＬFBの約８０％である。
【００１１】
収縮フラップと同様に、図２では、メインシール部材１８０およびライナ部材１８２を備えた収縮シール３２が図示されている。シールライナ部材１８２は、フラップライナ部材１５２と同様のパネルおよびブラケット構造を備えていてもよい。シールのパネル１８４の側部は、隣接するパネル１５４の側部と互いに嵌合しかつ協働する形態を備える。
【００１２】
したがって、収縮フラップおよび収縮シールのライナ部材を組み合わせることにより、ライナ全体が形成される。ライナは、不連続な（例えば、ブラケット脚部により）環状チャネルを形成するように収縮フラップおよび収縮シールと協働する。前記チャネルにより、低温のファン空気が導かれ、ガスタービンエンジンノズルの高温ガス流に排出される。ライナにより、収縮フラップおよびシールの隣接部分が排気ガスの熱から遮蔽される。排出された空気により、収縮ノズル（フラップおよびシール）の露出面に亘って、かつスロートおよび拡散ノズルの下流側に沿ってフィルム冷却効果がもたらされる。
【００１３】
我々は、より上流側の排出冷却空気によって冷却効果がもたらされることを知見するに至った（以下に説明する）。したがって、本発明の教示により、ライナパネルの長さが効果的に短縮される。図３では、本発明の修正された収縮フラップ２２２が図示されており、フラップ２２２は、上流側端部２２３から下流側端部２２４まで延びている。収縮フラップ２２２は、メインフラップ２２６と、該フラップ２２６の上流側における相対的に短いライナ部材２２８と、を備える。図４の拡大図では、パネル２３０を備えるライナ部材２２８が図示されている。パネル２３０は、上流側端部２３２から下流側端部２３４まで延びるとともに、内側面２３６および外側面２３８を有する。また、ライナ部材２２８は、取付ブラケット２４０を備える。パネル２３０は、長手方向に投影した長さＬPを有する。例示的な長さＬPは、投影した全長ＬFおよび概ね同様のメインフラップの長さの僅かな部分に亘っている。例示的な実施態様においては、メインフラップの長さは、距離／間隔（Ｓ）つまり軸５０２と軸５０３との間の投影した長手方向の間隔に実質的に近似している。パネル２３０は、取付ブラケット２４０によりメインフラップ２２６の内側面２４２に取り付けられている。例示的な形態においては、メインフラップは、ブラケット２４０の開口部を通るとともにナット２４６によりブラケット２４０に固定されているねじ付スタッド２４４を備える。メインフラップに取付けられた保持クリップ２４８により、ライナ部材２２８をさらに保持するようにブラケット２４０の上流側部分が保持される。したがって、チャネル２５０は、上流側入口２５２から下流側出口２５４までパネルとメインフラップとの間で延び、その間を空気流２５６が通流する。
【００１４】
図５では、隣接する収縮フラップおよび拡散フラップのペアの間に位置する収縮シール部材２６０および拡散シール部材２６２が図示されている。収縮シール部材２６０は、メインシール２６４と、同様に縮小されたライナ２６６と、を備え、シールライナ２６６は、フラップライナ部材２２８の取付方法と同様の方法でメインシール２６４に取付けられている。
【００１５】
図６では、例示的なライナ部材２２８の細部が図示されている。例示的なパネル２３０は、メインパネルエレメントつまりライナシート２７０、バッキングシート２７２、およびフロー遮断部２７４を備え、リベット２７６により固定されたアッセンブリとして形成される。例示的なライナシート２７０は、概ね平坦で長方形の中央部２８０を備え、該中央部２８０は、下流側端部２２４まで延びている。弓形の上流側デフレクタ２８２は、中央部２８０の上流側端部からパネルの上流側端部２２３まで上流側に延びている。バッキングシート２７２は、中央部２８０の前方部分およびデフレクタ２８２に沿って延びており、デフレクタ２８２の側部から僅かに突き出ている。ライナシート２７０の側方部分２８６，２８８は、中央部２８０の側縁部に沿って延びるとともに、半径方向外周側に屈曲している。例示的なバッキングシート２７２は、ライナシート２７０に対して平坦に横たわっている一方で、例示的なフロー遮断部２７４は、ライナおよびバッキングシート２７２から半径方向外周側に延びる主要胴体部２９０と、バッキングシート２７２の外側面と係合するとともに側方の２つのリベット２７６により固定される一対の取付タブ２９２と、を備える。
【００１６】
例示的なブラケット２４０は、中央ウエブ３００と、外側に延びる側方のウエブつまり脚部３０２，３０４と、を備える。脚部３０２，３０４は、上流側端部３０６を備え、該上流側端部３０６は、中央ウエブ３００の上流側端部３０８を超えて延びるとともに、フロー遮断部２７４のスロット３１０およびバッキングシート２７２のスロット３１２に嵌合する。
【００１７】
図６では、さらに、取付スタッドおよびボルトを受ける中央部３００の凹部領域３２０および中央開口部３２２が図示されている。さらに、一対の位置決めピン３３０が図示されている（以下に説明する）。例示的な製造手順において、ライナシート２７０、バッキングシート２７２、フロー遮断部２７４およびブラケット２４０は、シート材から製造される（例えば、スタンピングおよび成形により）。次いで、ブラケットの脚部が、ライナシートの外側面に溶接される。溶接されたアッセンブリは、保護コーティング（例えば、ケイ化物コーティング）が施される。次いで、ブラケット脚部３０２，３０４がバッキングシート２７２およびフロー遮断部２７４のスロット３１２，３１０に受容されて、バッキングシート２７２およびフロー遮断部２７４がライナシート２７０に組み付けられる。組付け前に、バッキングシート２７２およびフロー遮断部２７４に予めコーティングを施してもよい。組付け後、リベット２７６が適用される。
【００１８】
例示的な実施例では、メインフラップ２２６とブラケット２４０との配列を向上させるために位置決めピン３３０を用いる。位置決めピン３３０は、ブラケット２４０の開口部３３２およびメインフラップの対応する開口部（図示せず）に挿入される。開口部３３２は、コーティング前（例えば、溶接の後）にブラケットにドリル加工される。ライナ部材の構成部品の例示的な材料は、高温合金である。例示的な実施例においては、ライナシート２７０、ブラケット２４０、リベット２７６および位置決めピン３３０は、ニオブ（Ｎｂ）から、バッキングシート２７２は、ニッケルベースの超合金６２５から、フロー遮断部２７４は、ニッケルベースの超合金７１８からそれぞれ形成される。シールライナ部材２６６を同様に製造してもよい。
【００１９】
図７および図８では、組み付けられたライナ部材２２８の細部がさらに図示されている。フロー遮断部の主要胴体部２９０は、外側／遠位縁部３３８に沿って中央凹部３３６を有する。凹部３３６は、クリップ２４８用のクリアランスとして設けられている。胴体部２９０の高さは、所望の程度で冷却流２５６を制限するように選択される。デフレクタ２８２（図７参照）は、側方が凹んでいる縁部３４０を備え、そこからバッキングシートの端部３４２が突き出る。バッキングシートの端部３４２は、凹んだ末端部３４４を備え、末端部３４４は、シールライナ部材２６６のバッキングシート３５２の突出した端部３５０（図９参照）の外側と互いに嵌合する。図９では、上流側デフレクタ３６２を備えたライナシート３６０と、取付ブラケット３６４と、フロー遮断部３６６（図１０参照）と、リベット３６８と、を有するシールライナ部材２６６が図示されている。
【００２０】
例示的なライナ部材２６６は、半径方向外周側に凹んだ側部３７０，３７２を備え、前記側部３７０，３７２により、中央部３７８の外側に移行するしゃくり（リベート）／凹部を有する領域３７４，３７６が画定される。凹部領域３７４，３７６は、ライナ部材２２８，２６６のパネルの嵌合を許容するように、側部２８８，２８６にそれぞれ対応する（図１１参照）。例示的な凹部領域３７４，３７６は、ノズルの収縮フラップの収束範囲に適応するようにテーパ状になっている。
【００２１】
本発明のノズルを、従来のノズルの再設計品として設計してもよいし、既存の環境に合わせて設計してもよい（例えば、図１のノズルなどの従来のノズルまたは従来のノズルの収縮フラップおよびシールの交換部品として）。例えば、図示されたノズルを、図１のノズルなど基準のノズルの改修（レトロフィット）部品として形成してもよい。例示的な改修（レトロフィット）においては、収縮メインフラップおよびメインシール、ならびに収縮フラップおよびシールのライナ部材を交換してもよい。メインフラップおよびメインシールは、対応する基準の構成部品と寸法的に同様であってもよいが、対応するライナ部材の適切に配置された取付スタッドまたは他の特徴部を備えるように適応される。ライナ部材は、対応する基準の構成部品と比べて実質的に短くてもよい。
【００２２】
図１２では、基準および再設計されたノズル／ライナのライナ下流側端部１５８，２３４において冷却流１６４，２５６と接触するエンジンのメイン（コア）排気流４００が図示されている。冷却流により、ノズルの表面に沿ってフィルム冷却がもたらされる。フィルムの冷却効率は、（１）ライナからの移動距離（ライナの排出平面）と、（２）排出平面における冷却ガスとコアガスとの質量流束の比（ｍａｓｓ  ｆｌｕｘ  ｒａｔｉｏ）の関数であると考えられている。冷却ガスは、コアガスと混ざり、露出した収縮および拡散部分の長さに亘って移動する際に加熱される。この現象は、フィルム効率の減少を意味するとともに、排出平面における質量流束比によって異なる。以下に説明するように、縮小された（カットバック）ライナにより、冷却ガスフィルムがノズル前方部分のより望ましい位置で排出される。この前方部分において、冷却ガスとコアガスとの質量流束比が最適化され、ガスの混合が減少し、フィルム効率が向上することにより移動する長さの増加が相殺される。
【００２３】
この冷却流の効果は、ライナの下流側のノズルに沿った距離Ｘで、地点４０２において測定され得る。地点４０２は、特定の臨界の位置（例えば、最大温度または熱浸食の位置）とすることができる。この地点を、実験で決定してもよいし、エンジン使用後の観測により単に決定してもよい。ライナが所定の距離で縮小（カットバック：上流側に出口が移動している）されているため、その距離だけ特定地点のＸの値が増加する。
【００２４】
流れ４００，１６４は、密度ρおよび速度Ｖをそれぞれ有する。図１３では、流れ４００の密度ρおよび速度Ｖの積（質量流束）のモデルプロット４１２が示されている。また、図１３では、流れ１６４の質量流束のモデルプロット４１０が示されている。ドメイン（横軸）は、０から基準のライナ長さＬPBに亘っている。冷却流１６４の質量流束と排気流４００の質量流束との比は、ブローイング比Ｍとして規定される。
【００２５】
図１４では、モデルプロット４４０が示されており、ここで、ドメイン（横軸）は、再設計された（カットバック）ライナ／ノズルの選択された地点４０２の値Ｘと、基準のノズルの地点４０２の値ＸBとの比である。レンジ（縦軸）は、再設計されたライナ／ノズルのブローイング比Ｍと基準のノズルのブローイング比ＭBとの比である。線４４２により、地点４０２で冷却が向上する（例えば、表面温度が減少した）第１の領域と、地点４０２で冷却が減少する第２の領域と、が分割される。したがって、冷却空気の向上は、ライナの縮小（カットバック）により実現する。
【００２６】
例示的なノズルは、可変スロート面積を備える（しかし、本発明の教示は、他のノズルにも適用されてもよい）。通常の可変スロート面積形態においては、フラップライナパネルおよびシールライナパネルの側部が部分的に入れ子状に重なる。重なりの程度は、ノズルジェット面積の関数として反比例して変化する。互いに嵌合する重なり構造（最大のスロート状態から離れた最小のスロート状態で、または最大スロートと最小スロートとの間で実際に重なっている）により、流れが遮蔽され、乱流が誘発されて、フィルム冷却効果が妨げられる。ライナの縮小（カットバック）により、最大限の重なりが減少し、側方の重なり構造の範囲が減少して、それにより、重なり構造により生じるフィルムの乱流が減少または最小限になる。
【００２７】
基準のノズルにおいては、冷却空気流は、比較的にスロート状態の影響を受けない。これは、ライナ出口がスロート付近に位置し、かつその地点の静圧が比較的一定であるためである。縮小された（カットバック）ノズルにおいては、高ノズルジェット面積（例えば、最大スロート状態またはそれに近い状態で）では、ライナ出口におけるコアの圧力は、中間のスロート面積に比べて減少する。この減少により、ファンダクトシステムが、中間のスロート面積に比べてライナシステムに冷却空気をより多く流すようになる。この向上した流量により、増加した混合（中間面積状態に比べて、高面積状態におけるより速いコア速度の空気による）が相殺される。同様に、低ノズルジェット面積では、コア速度が減少し、混合が減少して、フィルム効率が向上する。低ジェット面積では、ライナ出口の圧力が増加して、ライナシステムを通ってより少ない量の流れが排気されるが、フィルム効率の向上により流量の減少が相殺される。そのため、流れおよびフィルム効率の影響は、互いに反作用する。したがって、基準のノズルのように、冷却効率およびノズルジェット面積が実質的に独立していてもよい。
【００２８】
しかし、収縮フラップ／シールの保護により、縮小（カットバック）に対する制約が課される。カットバック部により、収縮フラップ／シールのより多くの部分が排熱にさらされる。図１４の線４５０は、それ以下では（すなわち、右に向かって）、収縮フラップ熱が、課された閾値を超える（例えば、目標の最大値より高い最大温度）Ｘ／ＸB比を示している。これにより、再設計の過程においてライナの長さが選択され得る。
【００２９】
本発明の１つまたは複数の実施例の説明がなされた。それにもかかわらず、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、種々の変更がなされることを理解されたい。例えば、従来のノズルの再設計品として実施される場合、従来のノズルの種々の細部は、必要性または便宜上維持される。さらに、軸対称のノズルに加え非軸対称のノズル、ならびに非偏向ノズルに加え偏向ノズルに、本発明の原理を適用してもよい。したがって、他の実施例は、上記の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のガスタービンエンジンノズルの長手方向の断面図。
【図２】図１のノズルの組み付けられたフラップの部分的な図。
【図３】修正されたタービンエンジンノズルの長手方向の断面図。
【図４】図３のノズルの収縮フラップの拡大図。
【図５】図３のノズルの組み付けられたフラップの部分的な図。
【図６】図３のノズルの収縮フラップライナ部材の拡大図。
【図７】図６のライナ部材の外側の斜視図。
【図８】図６のライナ部材の内側の斜視図。
【図９】図３のノズルの収縮シールライナ部材の内側の斜視図。
【図１０】図９の収縮シールライナ部材の外側の斜視図。
【図１１】図３のノズルの横断面図。
【図１２】図３のノズルの長手方向の概略断面図。
【図１３】ライナの長さに対する冷却流および主流のガス質量流束のグラフ。
【図１４】基準のノズルと修正されたノズルのブローイング比を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
２０…タービンエンジンノズル
２２，２２２…収縮フラップ
２３，１５６，２２３…上流側端部
２４，１５８，２２４…下流側端部
２６…拡散フラップ
２７…フラップ上流側端部
２８…フラップ下流側端部
３０…ヒンジ機構
３２…収縮シール
３３…拡散部材
４０…凸状面
４２…直線部分
５０…外側フラップ
５２…外面
６０…静止リング構造
６２…同期リング
６４…内側後方部
６６…外側後方部
６８…アクチュエータ
７０…連結機構
７２…中央ベルクランク
７４…ベルクランク支持部
７６…Ｈ型リンク
７８…トランスファーリンク
９０，１０２…前方端部
９２…下流側端部
９４…上流側リンク
９６…主要胴体部
１００…モード支柱
１０４…モード支柱後端部
１１０，１６０，２４０，３６４…ブラケット
１１２，３１０，３１２…スロット
１１３…スライダ
１１４…シャフト
１１６，１１８…スロット端部
１５０，２２６…メインフラップ
１５２，１８２，２２８…ライナ部材
１５４…ライナパネル
１６２…ギャップ
１６４，２５６…冷却流
１６６…入口
１６８…出口
１８０…メインシール部材
１８４，２３０…パネル
２３６…パネル内側面
２３８…パネル外側面
２４２…メインフラップ内側面
２４４…ねじ付スタッド
２４６…ナット
２４８…保持クリップ
２６０…収縮シール部材
２６２…拡散シール部材
２６４…メインシール
２６６…シールライナ部材
２７０，３６０…ライナシート
２７２，３５２…バッキングシート
２７４…フロー遮断部
２７６…リベット
２８０，３７８…中央部
２８２，３６２…デフレクタ
２８８，２８６…側部
２９０…主要胴体部
２９２…取付タブ
３００…中央ウエブ
３０２，３０４…ブラケット脚部
３０６，３０８…上流側端部
３２０…凹部領域
３２２…中央開口部
３３０…位置決めピン
３３２…開口部
３３６…中央凹部
３３８，３４０…縁部
３４２，３５０…端部
３４４…末端部
３６６…フロー遮断部
３６８…リベット
３７０，３７２…側部
３７４，３７６…凹部領域
４００…排気流
４０２…地点
５００…中心線
５０２，５０３，５０４，５０６，５０８，５１０，５１２，５２０，５２２，５２４，５２６，５３４…軸
【図１】
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【図２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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