(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面がＶ字型をした複数のＶ型フレーム（１２）と、その間を摺動可能なコンバージェントフラップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）とを備え、消音効果と出口面積可変の機能を有する、ことを特徴とする推力偏向機能付きミキサノズル。
【請求項２】
前記Ｖ型フレーム（１２）は、内端が互いに連結され半径方向外方に伸びる２枚の平板（１１）からなり、ジェットエンジンの排気口に前縁部（１２ａ）が固定され、エンジンの軸心Ｚを中心に周方向に間隔を隔てて配置されており、該周方向の間隔Ｌは、平板全面において一定に形成されており、前記コンバージェントフラップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）は、隣接する前記Ｖ型フレーム（１２）の対向する平板（１１）の間に周方向両端部が平板と摺動可能にそれぞれ設けられており、
コンバージェントフラップ（１４）は、その前縁部（１４ａ）がジェットエンジンの排気口に揺動可能に枢着され、かつその外面に軸方向移動可能な同期リング（１５）と当接しその軸方向移動により半径方向に移動する円弧状のガイド板（１３）が取付けられており、
ダイバージェントフラップ（１６）は、その前縁部（１６ａ）がコンバージェントフラップの後縁部に揺動可能に枢着され、かつその外面に軸線方向に移動可能なドライブロッド（１８）が揺動可能に枢着されている、ことを特徴とする請求項１に記載の推力偏向機能付きミキサノズル。
【請求項３】
前記同期リング（１５）を軸方向に移動し、ガイド板（１３）を介してコンバージェントフラップ（１４）をその前縁部（１４ａ）を中心に揺動させ、これによりコンバージェントフラップの後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させるリング駆動シリンダ（２０）を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の推力偏向機能付きミキサノズル。
【請求項４】
前記ドライブロッド（１８）を軸方向に移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変化させるロッド駆動シリンダ（２２）を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の推力偏向機能付きミキサノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェットエンジンの排気ノズルに係わり、更に詳しくは、ノズル面積が可変で消音効果があり、かつ推力偏向もできる推力偏向機能付きミキサノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のジェットエンジンの排気ノズルとして、ミキサノズル、可変ノズル及び推力偏向ノズルが知られている。
ミキサノズルは、エンジン排気を放射状に拡げる花びら状の流路を有し、この流路に沿って低速の外気を高速のエンジン排気に混合して排気速度を減じ、ジェット騒音を低減する消音効果を有する。可変ノズルは、適切な飛行状態になるようにノズル面積が変化するものである。また、推力偏向ノズルは、ミサイル等の追尾を回避するために、ノズル出口部が上下及び左右に動きエンジン排気の噴射方向を偏向させるものである。
【０００３】
ミキサノズルは、図５に例示するように、横断面形状が波形形状の案内壁（隔壁）を有するとともに、この波形形状が下流ほど大きく成形され、この下流端で、外気（実線）とエンジン排気（破線）が合流し、下流に循環域を形成して効率よく混合するようになっている。かかる構造のミキサは一般にローブミキサと呼ばれる。
【０００４】
図６は、可変ノズルの一例を示す模式図である。図に示すような排気ノズル１が、航空用ジェットエンジン２の排気ダクト２ａに設けられる。この排気ノズル１は、噴射口を囲んで配置された複数の平板状のフラップ（マスターフラップ３とスレーブフラップ４）からなり、各フラップ３，４はその前縁で揺動可能に支持されジェット噴流により内圧ｐを受け開放方向に付勢される。また、マスターフラップ３の外面にはガイド板３ａが取付けられ、液圧シリンダ５による同期リング６の軸方向移動によりガイド板３ａを内方に押してマスターフラップ３を位置決めし、フラップ３，４の後縁で構成されるノズル面積を変化させるようになっている。
【０００５】
図７は、特開平２−２７５０５０号（推力ベクトル操作装置）に開示された推力偏向ノズルの構成図である。この推力偏向ノズルは、図６と同様に噴射口を囲んで配置された複数の平板状の１次フラップ３からなり、１次フラップ３の外面にはガイド板３ａが取付けられ、液圧シリンダ（図示せず）による同期リング６の軸方向移動によりガイド板３ａを内方に押して１次フラップ３を位置決めし、１次フラップ３の後縁で構成されるスロートのノズル面積を変化させるようになっている。
【０００６】
さらにこの推力偏向ノズルでは、１次フラップ３の下流端にピンで連結された２次フラップ７を有し、この２次フラップ７を液圧シリンダ８により、内方に押付け２次フラップ７の後縁で構成されるノズルの面積と向きを変化させるようになっている。従って、この排気ノズルは、可変ノズルと推力偏向ノズルの両方の機能を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したミキサノズルは、エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排気速度を下げることができるため、離着陸時のジェット騒音を低減する消音効果が大きい。しかし、ノズル面積が一定であり、巡航飛行時に適切なノズル面積を得ることができない（出口面積一定）のため、巡航飛行時には可変ノズルに比べて燃料消費率が高い問題点がある。また、推力偏向機能がないため、ミサイル等の追尾を回避する必要がある戦闘機等には適用できない問題点があった。
【０００８】
また、可変ノズルもしくは推力偏向ノズルは、離着陸時及び巡航飛行時に適切なノズル面積を得ることができ、所望の反動力を効率よく得ることができる燃料消費率が低いが、エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排気速度を下げることができないため、ジェット騒音が大きく、周辺環境へ影響が大きい問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、（１）エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排気速度を下げることができ、これによりジェット騒音を効果的に低減でき、（２）離着陸時及び巡航飛行時に適切なノズル面積を得ることができ、所望の反動力を効率よく得ることができ、これにより燃料消費率が低く、かつ（３）エンジン排気の噴射方向を任意の方向（上下及び左右）に偏向させる推力偏向機能を有する推力偏向機能付きミキサノズルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、断面がＶ字型をした複数のＶ型フレーム（１２）と、その間を摺動可能なコンバージェントフラップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）とを備え、消音効果と出口面積可変の機能を有する、ことを特徴とする推力偏向機能付きミキサノズルが提供される。
【００１１】
上記本発明の構成によれば、複数のＶ型フレーム（１２）、コンバージェントフラップ（１４）及びダイバージェントフラップ（１６）で囲まれる内側形状は、ミキサノズルと同様のエンジン排気を放射状に拡げる花びら状の流路となる。またＶ型フレーム（１２）の間から流路に沿って低速の外気を高速のエンジン排気に混合することができる。従って、本発明の構成により排気速度を減じ、ジェット騒音を低減するミキサノズルと同様の消音効果を得ることができる。
【００１２】
また、コンバージェントフラップ（１４）をＶ型フレーム（１２）の間で摺動させることにより、その後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させて可変ノズルの機能を発揮することができる。
【００１３】
さらに、ダイバージェントフラップ（１６）をＶ型フレーム（１２）の間で摺動させることにより、その後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変化させて推力偏向ノズルの機能を発揮することができる。
【００１４】
従って、ミキサノズルと同様にジェット騒音を効果的に低減でき、可変ノズルと同様に適切なノズル面積により所望の反動力を効率よく得ることができ、燃料消費率が低く、推力偏向ノズルと同様にエンジン排気の噴射方向を任意の方向に偏向させることができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記Ｖ型フレーム（１２）は、内端が互いに連結され半径方向外方に伸びる２枚の平板（１１）からなり、ジェットエンジンの排気口に前縁部（１２ａ）が固定され、エンジンの軸心Ｚを中心に周方向に間隔を隔てて配置されており、該周方向の間隔Ｌは、平板全面において一定に形成されており、前記コンバージェントフラップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）は、隣接する前記Ｖ型フレーム（１２）の対向する平板（１１）の間に周方向両端部が平板と摺動可能にそれぞれ設けられており、コンバージェントフラップ（１４）は、その前縁部（１４ａ）がジェットエンジンの排気口に揺動可能に枢着され、かつその外面に軸方向移動可能な同期リング（１５）と当接しその軸方向移動により半径方向に移動する円弧状のガイド板（１３）が取付けられており、ダイバージェントフラップ（１６）は、その前縁部（１６ａ）がコンバージェントフラップの後縁部に揺動可能に枢着され、かつその外面に軸線方向に移動可能なドライブロッド（１８）が揺動可能に枢着されている。
【００１６】
この構成により、Ｖ型フレーム（１２）を構成する平板（１１）の対向する平板（１１）との周方向の間隔Ｌが、平板全面において一定に形成されているので、その間でコンバージェントフラップ（１４）とダイバージェントフラップ（１６）の周方向両端部を摺動可能にできる。
【００１７】
また、コンバージェントフラップ（１４）の前縁部（１４ａ）がジェットエンジンの排気口に枢着され、かつその外面に円弧状のガイド板（１３）が取付けられているので、同期リング（１５）の軸方向移動によりガイド板（１３）を介してコンバージェントフラップの中間部を半径方向に移動し、その後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させて可変ノズルの機能を発揮することができる。
【００１８】
さらに、ダイバージェントフラップ（１６）の前縁部（１６ａ）がコンバージェントフラップの後縁部に枢着され、かつその外面にドライブロッド（１８）が枢着されているので、ドライブロッド（１８）を軸方向に移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変化させて推力偏向ノズルの機能を発揮することができる。
【００１９】
また、前記同期リング（１５）を軸方向に移動し、ガイド板（１３）を介してコンバージェントフラップ（１４）をその前縁部（１４ａ）を中心に揺動させ、これによりコンバージェントフラップの後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させるリング駆動シリンダ（２０）を備える。
【００２０】
この構成により、リング駆動シリンダ（２０）により、コンバージェントフラップの後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズル面積を変化させることができる。
【００２１】
また、前記ドライブロッド（１８）を軸方向に移動し、ダイバージェントフラップ（１６）の後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変化させるロッド駆動シリンダ（２２）を備える。
【００２２】
この構成により、ロッド駆動シリンダ（２２）によりダイバージェントフラップ（１６）の後縁部とＶ型フレーム（１２）で囲まれるノズルの噴射方向を変化させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００２４】
図１は、本発明による推力偏向機能付きミキサノズルの構成図であり、図２は図１のA-A矢視図である。図１及び図２に示すように、本発明による推力偏向機能付きミキサノズル１０は、断面がＶ字型をした複数（この例で１０）のＶ型フレーム１２と、その間を摺動可能なコンバージェントフラップ１４とダイバージェントフラップ１６とを備える。
【００２５】
Ｖ型フレーム１２は、内端が互いに連結され、半径方向外方に伸びる２枚の平板１１からなる。このＶ型フレーム１２は、ジェットエンジンの排気口に前縁部１２ａが固定され、エンジンの軸心Ｚを中心に周方向に間隔を隔てて配置されている。またＶ型フレーム１２の対向する２枚の平板１１の周方向の間隔Ｌは、平板全面において一定に形成されている。
【００２６】
コンバージェントフラップ１４とダイバージェントフラップ１６は、隣接するＶ型フレーム１２の対向する平板１１の間に周方向両端部が平板と摺動可能にそれぞれ設けられている。
【００２７】
また、図２に示すように、コンバージェントフラップ１４は、その前縁部１４ａがジェットエンジンの排気口に揺動可能に枢着されている。また、コンバージェントフラップ１４の外面に円弧状のガイド板１３が取付けられている。
このガイド板１３は、リング駆動シリンダ２０により軸方向に移動される同期リング１５と当接し、この部分（中間部分）が半径方向に移動するようになっている。
【００２８】
ダイバージェントフラップ１６は、その前縁部１６ａがコンバージェントフラップの後縁部に揺動可能に枢着されている。また、ダイバージェントフラップ１６の外面にドライブロッド１８の一端部（図で左端部）が揺動可能に枢着されている。このドライブロッド１８の他端部（図で右端部）がロッド駆動シリンダ２２に連結され、軸線方向に移動可能になっている。
【００２９】
上述した推力偏向機能付きミキサノズル１０は、従来のミキサノズル、可変ノズル及び推力偏向ノズルの機能を融合した構造のものである。基本的な構造として、Ｖ字型をしたＶ型フレーム１２の間をダイバージェントフラップ１６とコンバージェンントフラップ１４が摺動する。これにより、ノズル全体としては、従来のミキサノズルの形状となり、ジェット騒音を低減させることができる。
【００３０】
また、図１、図２に示したようにコンバージェントフラップ１４とダイバージェントフラップ１６を同期して動かすことにより、スロート面積とノズル出口の開口比を変化させることができ、従来の可変ノズルの機能を発揮することができる。
【００３１】
さらに図３、図４のように各ダイバージェントフラップ１６を独立に動かすことにより、中心軸Zに対し上下で面積を変化させ、推力偏向を行うことができる。
以上の各状態においてもミキサノズルの機能は有するため、巡航時のジェット騒音も低減することができる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
上述した本発明の推力偏向機能付きミキサノズルにより航空機が離陸する際に発生するジェット騒音を低減することができ、また、巡航状態においては適切なノズル出口面積にすることにより燃料消費を低減させ、推力を増加することができる。また、ミサイル追尾等の非常時にはノズルを推力偏向状態にさせ、危険を回避することができる。
【００３４】
従って、本発明の推力偏向機能付きミキサノズルは、（１）エンジン排気を効率よく低速の外気と混合して排気速度を下げることができ、これによりジェット騒音を効果的に低減でき、（２）離着陸時及び巡航飛行時に適切なノズル面積を得ることができ、所望の反動力を効率よく得ることができ、これにより燃料消費率が低く、かつ（３）エンジン排気の噴射方向を任意の方向（上下及び左右）に偏向させる推力偏向機能を有する、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による推力偏向機能付きミキサノズルの構成図である。
【図２】図１のA-A矢視図である。
【図３】本発明による推力偏向機能付きミキサノズルの推力偏向時の構成図である。
【図４】図３のA-A矢視図である。
【図５】従来のミキサノズルの構成図である。
【図６】従来の可変ノズルの構成図である。
【図７】従来の推力偏向ノズルの構成図である。
【符号の説明】
１  排気ノズル、２  ジェットエンジン、
３  マスターフラップ（１次フラップ）、３ａ  ガイド板、
４  スレーブフラップ、５  液圧シリンダ、６  同期リング、
７  ２次フラップ、８  液圧シリンダ、
１０  推力偏向機能付きミキサノズル、１１  平板、
１２  Ｖ型フレーム、１２ａ  前縁部、１３  ガイド板、
１４  コンバージェントフラップ、１４ａ  前縁部、
１５  同期リング、１６  ダイバージェントフラップ、
１６ａ  前縁部、１８  ドライブロッド、
２０  リング駆動シリンダ、２２  ロッド駆動シリンダ、
【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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