(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性および運転中のガスタービンエンジンの性能を改良するように構成および作動を改良した可変面積タービンノズルを提供する。【解決手段】可変面積タービンノズル１００は、第１のベーンセグメント１２２と、第１のベーンセグメントと共に配置された第２のベーンセグメント１２４と、第１および第２のベーンセグメントで構成された後縁セグメントとを含む。タービンノズルはまた、第１のベーンセグメントに対して第２のベーンセグメントを旋回させるための第１の作動システム１２８と、第１および第２のベーンセグメントに対して後縁セグメントを旋回させるための第２の作動システムとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのノズルセグメント（１１４）を含む可変面積タービンノズル（１００）であって、前記ノズルセグメント（１１４）は、
外側および内側の離間したバンド（１１６、１１８）と、
互いから離間して燃焼ガス（１１２）を通して送るための最小流れ面積のスロート（１２６）を画定する複数のベーンであって、前記ベーンの各々は、
前記バンド（１１６、１１８）の間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置された第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させて前記スロート面積を変えるための第１の作動システム（１２８）とを含む複数のベーンとを含み、
前記ベーンのサブセットはまた、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された後縁セグメント（１２５）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む可変面積タービンノズル（１００）と、
前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を制御するように構成されたコントローラ（１４０）とを含む、可変面積タービンノズルシステム。
【請求項２】
後縁セグメント（１２５）を有するベーンが、後縁セグメント（１２５）を有さないベーンと所定の交互に並ぶ周方向の構成で前記バンド（１１６、１１８）に装着される、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項３】
前記コントローラ（１４０）が、前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を個々に制御するように構成されている、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項４】
前記コントローラ（１４０）が、所定のスケジュールに基づいて前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を共に制御するように構成されている、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項５】
前記コントローラ（１４０）が、所定の温度範囲の機能として前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を制御するようにさらに構成されている、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項６】
前記第１の作動システム（１２８）が、前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれの対を共に接合する２つのヒンジ継手および２つの作動継手を含む、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項７】
前記作動継手が、前記スロート（１２６）に隣接して配置される、請求項６に記載のノズルシステム。
【請求項８】
前記第１の作動システム（１２８）が、
その一端部で前記第２のベーンセグメント（１２４）のそれぞれに固定接合され、前記第１のベーンセグメント（１２２）の相補的な座部（１２２ｅ）でヒンジ隙間（１３０ａ）を画定するヒンジ管（１２８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１２８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記第１のベーンセグメント（１２２）に装着するヒンジピン（１２８ｂ）と、
前記ベーンの各々の前記２つの作動継手を通って延び、前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記ヒンジ継手の周りに旋回させるように回転可能であるそれぞれのカムシャフト（１２８ｃ）とをさらに含む、請求項６に記載のノズルシステム。
【請求項９】
前記第２の作動システム（１３８）が、前記ヒンジ継手の少なくとも１つに隣接して配置される、請求項８に記載のノズルシステム。
【請求項１０】
前記第２の作動システム（１３８）が、
その一端部で前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれに固定接合されたヒンジ管（１３８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１３８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記後縁セグメント（１２５）を前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に装着するヒンジピン（１３８ｂ）とを含む、請求項１に記載のノズルシステム。
【請求項１１】
外側および内側の離間したバンド（１１６、１１８）と、
互いから離間して燃焼ガス（１１２）を通して送るための最小流れ面積のスロート（１２６）を画定する複数のベーンであって、各ベーンは、
前記バンド（１１６、１１８）の間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置された第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させて前記スロート面積を変えるための第１の作動システム（１２８）とを含む複数のベーンとを含み、
前記ベーンのサブセットはまた、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された後縁セグメント（１２５）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む、可変面積タービンノズルセグメント（１１４）。
【請求項１２】
後縁セグメント（１２５）を有するベーンが、後縁セグメント（１２５）を有さないベーンと所定の交互に並ぶ周方向の構成で前記バンド（１１６、１１８）に装着される、請求項１１に記載のノズルセグメント（１１４）。
【請求項１３】
固定の第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置されて対応するベーンを画定する回転可能な第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された回転可能な後縁セグメント（１２５）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させるための第１の作動システム（１２８）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む、可変面積タービンノズル（１００）。
【請求項１４】
前記第１の作動システム（１２８）が、前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれの対を共に接合する２つのヒンジ継手および２つの作動継手を含む、請求項１２に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
【請求項１５】
前記第２の作動システム（１３８）が、
その一端部で前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれに固定接合されたヒンジ管（１３８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１３８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記後縁セグメント（１２５）を前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に装着するヒンジピン（１３８ｂ）とを含む、請求項１４に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン用の調節ハイブリッド可変面積タービンノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、直列流れ配列で、圧縮機部と、燃焼部と、タービン部と、排気部とを含む。運転中、空気が圧縮機部の入口に入り、ここでは１つまたは複数の軸方向または遠心式圧縮機が、空気が燃焼部に到達するまで空気を連続的に圧縮する。燃料は、圧縮空気と混合されて燃焼部内で燃焼することで燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、タービン部内で画定された高温ガス経路を通って燃焼部から送られた後、排気部を介してタービン部から排出される。
【０００３】
具体的な構成では、タービン部は、直列流れ配列で、高圧（ＨＰ）タービンと、低圧（ＬＰ）タービンとを含む。ＨＰタービンおよびＬＰタービンは各々、タービンロータブレード、ロータディスクおよびリテーナなどの種々の回転タービン構成要素、ならびにステータベーンまたはノズル、タービンシュラウドおよびエンジンフレームなどの種々の固定タービン構成要素を含む。回転タービン構成要素および固定タービン構成要素は、タービン部を通って少なくとも部分的に高温ガス経路を画定する。燃焼ガスが高温ガス経路を通って流れると、エネルギーは、燃焼ガスから回転タービン構成要素および固定タービン構成要素に伝達される。
【０００４】
高圧および低圧タービンノズルのような典型的なタービンノズルは、それらが運転される過酷な温度および高圧負荷環境の観点から、固定されたベーン構成およびそれらの間の固定されたノズルスロート面積を有する。隣接するノズルベーンの間のスロート面積はエンジンの性能を最大にするために正確に維持しなければならず、しかも高温環境のために、タービンノズルは運転中の熱応力を低減するために周方向のセグメントで製造することが必要である。したがって、ノズルセグメントは、不所望な流れの漏れを低減する適切なセグメント間封止を必要とし、これはタービンノズルの設計をさらに複雑にする。
【０００５】
亜音速および超音速飛行条件にわたって性能および効率を最大にするための可変サイクルエンジンが開発されている。タービンノズルのスロート面積を調整することによってタービンノズルを通る流れを可変にすることは望ましいが、従来の試みは、ノズルの過酷な運転環境の観点で実用的ではなかった。たとえば、各ベーンを半径方向スピンドルに装着し、スピンドルの各々に接合された対応するレバーアームに取り付けられている環状の一体のリングを使用して各列の圧縮機ベーンを包括的に回転させることによって、圧縮機ステータベーンに可変性を与えることは普通である。このようにして、全圧縮機ベーンが半径方向軸線の周りを回転または旋回するが、ベーンを旋回させるには適切なハブおよび先端隙間が必要である。
【０００６】
可変圧縮機構成をタービンノズルに適用することは、機械的な具現および空気力学的性能の両方においてかなりの欠点がある。燃焼器からの高温燃焼ガスに曝されるタービンノズルの過酷な温度環境は、通常、個々のベーンの適切な冷却が必要であり、対応的に種々の構成要素を通じて大きな差の温度勾配が生じる。旋回可能なノズルベーンは、設計の困難さを増大させ、さらに、隙間を介しての燃焼ガスの漏れがエンジンの性能および効率に悪影響を及ぼして導入した可変性の効果を相殺するために、適切な封止を必要とするハブおよび先端隙間を生じる。
【０００７】
さらに、ノズルベーンは、運転中に燃焼ガスからかなりの空気力学的負荷を受け、ベーンの翼形部構成の点で、個々のベーンの回転中心が空気力学的圧力中心からずれていることによりかなりの負荷不平衡が生じる。この不平衡は、必要な作動トルク負荷を上向きに駆動し、ノズルベーン全体を通じて曲げ負荷を許容できないレベルまで増大させる。
【０００８】
このような調整可能なノズルベーンは、それらの間の自由度が増大した点で、ノズルセグメントの構造的一体性および耐久性を必然的に減少させる。また、個々のノズルベーンの旋回角度は、それに接合された作動レバーアームの旋回角度に直接的に対応するので、効果的な可変サイクル運転のために必要なスロート面積の比較的小さな変化を具現することが困難である。
【０００９】
したがって、耐久性および運転中のガスタービンエンジンの性能を改良するように構成および作動を改良した可変面積タービンノズルを有することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０２１０３７９号明細書
【発明の概要】
【００１１】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【００１２】
一態様において、本開示は、可変面積タービンノズルと、コントローラとを有する可変面積タービンノズルシステムに関する。可変面積タービンノズルは、外側および内側の離間したバンドと、バンドの間に延び、互いから離間して燃焼ガスを通して送るための最小流れ面積のスロートを画定する複数のベーンとを有する少なくとも１つのノズルセグメントを含む。ベーンの各々はまた、バンドに固定接合された第１のベーンセグメントと、第１のベーンセグメントと共に配置された第２のベーンセグメントとを含む。さらに、ベーンの各々はまた、第１のベーンセグメントに対して第２のベーンセグメントを旋回させてスロート面積を変えるための第１の作動システムを含む。加えて、ノズルのベーンのサブセットはまた、第１および第２のベーンセグメントで構成された後縁セグメントと、第１および第２のベーンセグメントに対して後縁を旋回させるための第２の作動システムとを含む。したがって、コントローラは、第１および第２の作動システムを制御するように構成されている。
【００１３】
別の態様において、本開示は、可変面積タービンノズルセグメントに関する。ノズルセグメントは、外側および内側の離間したバンドと、互いから離間して燃焼ガスを通して送るための最小流れ面積のスロートを画定する複数のベーンとを含む。ベーンの各々は、バンドの間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメントと、第１のベーンセグメントと共に配置された第２のベーンセグメントとを含む。各ベーンはまた、第１のベーンセグメントに対して第２のベーンセグメントを旋回させてスロート面積を変えるための第１の作動システムを含む。さらに、ベーンのサブセットはまた、第１および第２のベーンセグメントで構成された後縁セグメントと、第１および第２のベーンセグメントに対して後縁を旋回させるための第２の作動システムとを含む。可変面積タービンノズルセグメントはさらに、本明細書で説明される追加の特徴のうち任意のものを含んでもよいことを理解されたい。
【００１４】
さらに別の態様において、本開示は、たとえばガスタービンエンジン用の可変面積タービンノズルに関する。可変面積タービンノズルは、固定の第１のベーンセグメントと、第１のベーンセグメントと共に配置された回転可能な第２のベーンセグメントと、第１および第２のベーンセグメントで構成された後縁セグメントとを含む。ノズルはまた、第１のベーンセグメントに対して第２のベーンセグメントを旋回させるための第１の作動システムと、第１および第２のベーンセグメントに対して後縁を旋回させるための第２の作動システムとを含む。可変面積タービンノズルはさらに、本明細書で説明される追加の特徴のうち任意のものを含んでもよいことを理解されたい。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本発明の実施形態を例示し、また説明と共に本発明の原理を説明する働きをする。
【００１６】
当業者を対象とした、その最良の形態を含む本発明の完全で実施可能な程度の開示が本明細書に記載されており、本明細書は添付の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示によるガスタービンエンジンの一実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による、可変面積ノズルセグメントを有する例示的なガスタービンエンジンのタービンノズルの一部の部分分解斜視図である。
【図３】図２に例示されており、それらの間に可変面積スロートをもたらすための２つの隣接するノズルベーンを示す線３−３に概して沿った例示的なノズルセグメントの１つの上面断面図である。
【図４】図２に例示されており、線４−４に概して沿った可変面積ノズルベーンの１つを介した部分断面立面図である。
【図５】図２に例示した例示的な可変面積ノズルベーンの１つの拡大断面図である。
【図６】図５に例示した６と記された範囲内のノズルベーンの固定および可動セグメントの間に形成されたヒンジ隙間の拡大断面図である。
【図７】図２に例示した例示的な可変面積ノズルベーンの別の１つの拡大断面図である。
【図８】本開示によるコントローラに含まれ得る種々の構成要素の一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態についての参照が詳細に行われるが、その１つまたは複数の実施例が図面に示されている。各実施例は、本発明の限定ではなくて本発明の説明として示している。実際には、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、本発明において種々の修正および変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として例示しまたは説明した特徴は、別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生成することができる。したがって、本発明は、そのような修正および変更を添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１９】
本明細書で使用する場合、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、ある構成要素を他の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を意味することは意図されていない。
【００２０】
用語「上流」および「下流」は、流路内の流体の流れに対して相対的な方向を意味する。たとえば、「上流」は流体が流れる元である方向を意味し、「下流」は流体が流れる先である方向を意味する。
【００２１】
１９９７年８月２８日に出願された「Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ａｒｅａ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｎｏｚｚｌｅ」と題する米国特許第５，９３１，６３６号明細書は、複数の周方向に隣接するノズルセグメントを有する可変面積タービンノズルを記載しており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２２】
一般に、本開示は、可変面積タービンノズルおよび対応するコントローラに関する。可変面積タービンノズルは、外側および内側の離間したバンドと、互いから離間して燃焼ガスを通して送るための最小流れ面積のスロートを画定する複数のベーンとを有する少なくとも１つのノズルセグメントを含む。ベーンの各々は、少なくとも、バンドの間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメントと、第１のベーンセグメントと共に配置された第２のベーンセグメントとを含む。ベーンはまた、第１のベーンセグメントに対して第２のベーンセグメントを旋回させてスロート面積を変えるための第１の作動システムを含む。加えて、ベーンのサブセットはまた、第１および第２のベーンセグメントで構成された後縁セグメントと、第１および第２のベーンセグメントに対して後縁を旋回させるための第２の作動システムとを含む。したがって、コントローラは、第１および第２の作動システムを個々にまたは共に制御するように構成されている。
【００２３】
本開示は、従来技術にはない種々の利点を提供する。たとえば、タービンの流れ面積の変化は、２つの別個の作動システムを使用することによって調節およびカスタマイズすることができる。したがって、本開示は、タービンの流れ面積の適度な変化および大きな変化の両方におけるタービン効率へのペナルティを最小にする。
【００２４】
次に図面を参照すると、図１は、本開示によるガスタービンエンジン１０（高バイパス型）の一実施形態の概略断面図を示している。より具体的には、ガスタービンエンジン１０は、たとえば飛行機、ヘリコプター、または同様のもの用の航空機エンジンを含むことができる。示されているように、ガスタービンエンジン１０は、基準の目的としてそれを貫通する軸方向または長手方向中心軸線１２を有する。さらに、示されているように、ガスタービンエンジン１０は、好ましくはその全体を符号１４で示したコアガスタービンエンジンと、その上流に配置されたファン部１６とを含む。コアエンジン１４は、一般に、環状入口２０を画定するほぼ管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８はさらに、コアエンジン１４に入る空気の圧力を第１の圧力レベルに上昇させるためのブースタ２２を収容しかつ支持する。高圧多段軸流圧縮機２４は、ブースタ２２から加圧空気を受け、空気の圧力をさらに増大させる。圧縮機２４は、タービンエンジン１０内の空気を誘導して圧縮する機能を有する回転ブレードおよび固定ベーンを含む。加圧空気は燃焼器２６に流れ、ここで、燃料が加圧空気の流れに注入されて点火され、加圧空気の温度およびエネルギーレベルを上昇させる。高エネルギー燃焼生成物は、燃焼器２６から第１の（高圧）タービン２８に流れて第１の（高圧）駆動シャフト３０を介して高圧圧縮機２４を駆動するようにし、次に第２の（低圧）タービン３２に流れて、第１の駆動シャフト３０と同軸である第２の（低圧）駆動シャフト３４を介してブースタ２２およびファン部１６を駆動するようにする。さらに、示されているように、第１および第２のタービン２８、３２は各々、複数の回転ブレードおよび固定ベーン４３を有する。タービン２８および３２の各々を駆動した後、燃焼生成物は、排気ノズル３６を通ってコアエンジン１４から離れ、エンジン１０の推進ジェット推力の少なくとも一部を提供する。
【００２５】
ファン部１６は、環状のファンケーシング４０によって囲まれた回転可能軸流ファンロータ３８を含む。ファンケーシング４０は、複数の実質的に半径方向に延びる周方向に間隔を置いた出口ガイドベーン４２によってコアエンジン１４から支持されることが理解されよう。このようにして、ファンケーシング４０は、ファンロータ３８およびファンロータブレード４４を収容する。ファンケーシング４０の下流部４６は、コアエンジン１４の外側部分上に延びて、付加的な推進ジェット推力を提供する二次的またはバイパス空気流導管４８を画定する。
【００２６】
流れの観点から、矢印５０で示した初期空気流は、ファンケーシング４０によって形成された入口５２を通ってガスタービンエンジン１０に入ることが理解されよう。空気流は、ファンブレード４４を通過し、導管４８を通って移動する第１の空気流（矢印５４で示す）とブースタ２２に入る第２の空気流（矢印５６で示す）とに分割される。
【００２７】
第２の圧縮空気流５６の圧力は、高められ、矢印５８で示すように高圧圧縮機２４に入る。燃料と混合し、燃焼器２６で燃焼した後、燃焼生成物６０は燃焼器２６から出て、第１のタービン２８を通って流れる。燃焼生成物６０は次に、第２のタービン３２を通って流れて排気ノズル３６から出て、ガスタービンエンジン１０のスラストの少なくとも一部を提供する。
【００２８】
さらに図１を参照すると、燃焼器２６は、長手方向中心軸線１２、ならびに入口６４および出口６６と同軸である環状燃焼チャンバ６２を含む。上記のように、燃焼器２６は、加圧空気の環状の流れを高圧圧縮機排出出口６９から受ける。この圧縮機排出空気の一部は、混合器（図示せず）内に流入する。燃料は、１つまたは複数の燃料ノズル８０から注入されて空気と混合し、燃焼のために燃焼チャンバ６２に提供される燃料−空気混合気を形成する。燃料−空気混合気の点火は、適切な点火装置によって達成され、結果として生じる燃焼ガス６０は、環状の第１段タービンノズル７２に向かい、その中へ軸方向に流れる。タービンノズル７２は、ガスが角度をなして流れ、第１のタービン２８の第１段タービンブレードに作用するように、ガスを回転させる複数の半径方向に延びる周方向に間隔を置いたノズルベーン７４を含む、環状流路によって画定される。図１に示すように、第１のタービン２８は、好ましくは第１の駆動シャフト３０を介して高圧圧縮機２４を回転させ、低圧タービン３２は、好ましくは第２の駆動シャフト３４を介してブースタ２２およびファンロータ３８を駆動する。
【００２９】
次に図２を参照すると、たとえば図１の第１のタービン２８用の高圧タービンノズルとして構成された環状の可変面積タービンノズル１００の一部が示されている。示されているように、ノズル１００は、燃焼器２６から高圧タービン２８のロータブレードへの燃焼ガス１１２の流れを選択的に制御する可変面積を提供するように構成されている。可変面積タービンノズル１００はまた、面積制御型タービンノズル（ＣＡＴＮ）とも称される。
【００３０】
タービンノズル１００の過酷な温度環境およびタービンノズルにかかるかなりの空気力学的および熱的負荷の点で、ノズル１００は、複数の周方向に隣接するノズルセグメント１１４で構成され、これらは全体としてエンジン１０（図１）の中心軸線１２の周りに完全な環状のリングを形成する。さらに、各ノズルセグメント１１４は、互いから半径方向に離間した弓形の外側および内側バンド１１６、１１８を含む。周方向に隣接するバンドは、分割線１２０を画定し、分割線は隣接するノズルセグメント１１４を互いから熱的に切り離し、たとえばスプラインシールを使用してそれらの間に通常の封止を必要とする。
【００３１】
加えて、示されているように、各ノズルセグメント１１４は、好ましくはノズルセグメントに固定または一体接合された外側および内側バンド１１６、１１８の間に半径方向または長手方向に延びる複数の周方向に離間した第１の固定のベーンセグメント１２２を含む。図２に示した実施形態では、たとえば、２つの第１のベーンセグメント１２２が共通の外側および内側バンド１１６、１１８に接合され、以下に説明するように好ましい流れ面積を正確にもたらすための静止基準を提供しながら、運転中の熱的および空気力学的負荷に対処するための頑丈な構造組立体を提供する。ベーンの部分については、複数の旋回可能である第２のベーンセグメント１２４が第１のベーンセグメント１２２のそれぞれに周方向に隣接し、図３および図５にさらに詳細に示すように第１のベーンセグメント１２２と共に対応する２つのセグメントベーンを画定する。この例示的な実施形態では、第１のベーンセグメント１２２の各々は通常、前縁１２２ｂと後縁１２２ｃとの間に延びる凹面の正圧側壁１２２ａを画定するように空気力学的に構成されている。
【００３２】
これに対応して、第２のベーンセグメント１２４の各々は、ベーンの翼弦軸線に沿って離間した第１のすなわち前方端部１２４ｂと第２のすなわち後方端部１２４ｃとの間に延びる凸面の負圧側壁１２４ａの一部を画定するように空気力学的に構成されている。たとえば、図３に示すように（特に右ノズルを参照）、第２の端部１２４ｃは、前縁および後縁１２２ｂ、１２２ｃの間の翼弦の一部しか延びておらず、したがって第２のベーンセグメント１２４の側壁１２４ａは、ベーンの負圧側の一部しか画定していない。ベーンの負圧側の残りの部分は、後縁１２２ｃから延びる第１のベーンセグメント１２２の対応する負圧側壁１２２ｄによって画定される。
【００３３】
このようにして、前縁および後縁１２２ｂ、１２２ｃの間の２つの第１のベーンセグメント１２２は、それらの全体が外側および内側バンド１１６、１１８の両方に固定接合され、第２のベーンセグメント１２４が適切に旋回可能に取り付けられる４ピースの頑丈な箱形構造を形成する。この箱形構造は、その中に不所望な分割線を含むことなく各ノズルセグメント１１４に対して構造的剛性を与える。分割線１２０は、隣接するノズルセグメント１１４の間にのみ設けられ、従来知られているように運転中の熱膨張の差を吸収する。第１のベーンセグメント１２２の装着構成はまた、前縁および後縁１２２ｂ、１２２ｃの間の正圧側壁１２２ａ全体に沿って固有のシールを提供して、個々のベーンを通り過ぎる燃焼ガスの不所望な横流を防止する。
【００３４】
追加の実施形態では、図３および図７に示すように、ベーンはまた、３つ以上のセグメントを有するマルチセグメント構成を有してもよい。より具体的には、示されているように、ベーンは、第１のベーンセグメント１２２と、第２のベーンセグメント１２４と、少なくとも第３のすなわち後縁セグメント１２５とを含むことができる。したがって、ある特定の実施形態では、ベーンのサブセットは、２つのセグメント構成（図３；右ベーン）を有してもよく、ベーンの別のサブセットは、第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４で構成された少なくとも追加の後縁セグメント１２５（図３；左ベーン）を有する３つのセグメント以上の構成を有してもよい。加えて、図３に示すように、後縁セグメント１２５を有するベーン（左ベーン）は、後縁セグメントを有さないベーン（右ベーン）と交互に並ぶ周方向の構成でバンド１１６、１１８に装着することができる。したがって、任意の適切な装着パターンが、少なくとも２つの異なる可変面積タービンノズル構造が所定のパターンで周方向に配置されるように使用することができることを理解されたい。
【００３５】
さらに、図３に示すように、ベーンは、互いから周方向に離間して燃焼ガスを通して送るための最小流れ面積の対応するスロート１２６を画定し、燃焼ガスはその後、タービンロータブレードによって受けられ、タービンロータブレードは通常のように燃焼ガスからエネルギーを抽出する。各スロート１２６は、１つのベーンの後縁１２２ｃと隣接するベーンの負圧側壁１２４ａの対応する位置との間の最小距離によって画定される。
【００３６】
図３〜図４および図７を参照すると、各ベーンはまた、第２のベーンセグメント１２４の各々をその協働する第１のベーンセグメント１２２に対して旋回させていくつかのベーンの間の個々のスロート１２６の面積を選択的に変えるための第１の作動システム１２８を含む。第１のベーンセグメント１２２およびバンド１１６、１１８は、頑丈な構造を提供するので、第２のベーンセグメント１２４は、制御された可変面積機能を行うように旋回運動するために、頑丈な構造に比較的簡単に装着することができる。しかし、個々の第２のベーンセグメント１２４はまた、それらの運動に悪影響を及ぼす不所望な歪みを生じることなく、かつスロート１２６の面積の正確な制御に悪影響を及ぼすことなく、運転中のかなりの熱的および空気力学的負荷に耐えるように装着しなければならない。加えて、図３および図７に示すように、追加の後縁セグメント１２５を有するベーンのサブセットはまた、第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４に対して後縁セグメント１２５を旋回させるための第２の作動システム１３８を含んでもよい。
【００３７】
一実施形態では、図２〜図３、図５、および図７に示すように、第１の作動システム１２８は、第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４のそれぞれの対を共に接合する２つのヒンジ継手および２つの作動継手を含むことができる。より具体的には、図２および図３に示すように、第１の作動システム１２８は、好ましくは後方端部１２４ｃでその内側の第２のベーンセグメント１２４のそれぞれに一体または固定接合された対応するヒンジ管１２８ａを含み、第１のベーンセグメント１２２に一体に形成された相補的なヒンジ座部１２２ｅで半径方向または長手方向のヒンジ隙間１３０ａを画定する。対応する細長のヒンジピン１２８ｂが、外側および内側バンド１１６、１１８の対応する開口およびヒンジ管１２８ａのそれぞれを半径方向に通って延び、それぞれの第１のベーンセグメント１２２に第２のベーンセグメント１２４の各々を旋回可能に装着し、これにより第２のベーンセグメント１２４が第１のベーンセグメント１２２に対して開き戸のように旋回運動する。それぞれの作動カムシャフト１２８ｃが、外側および内側バンド１１６、１１８の対応する開口を半径方向に通って延び、第２のベーンセグメント１２４のそれぞれに動作可能に接合されて、第２のベーンセグメントを旋回可能に調整してスロート１２６の面積を変えるようにする。
【００３８】
カムシャフト１２８ｃは、対応する第２のベーンセグメント１２４を旋回させるために第２のベーンセグメント１２４の内部と協働する種々の構成を取ることができる。たとえば、特に図４に示すように、第２のベーンセグメント１２４の各々は、好ましくはその内部に一体または固定接合された一対の長手方向または半径方向に離間したカム突起１２８ｄを含む。図３により明確に示すように、突起１２８ｄの各々は、楕円形のスロット１２８ｅを含む。
【００３９】
これに対応して、カムシャフト１２８ｃは、横方向に密接して２つの突起のスロット１２８ｅを通って延びる半径方向にずれた円筒形のカムまたはローブを含み、これによりカムシャフト１２８ｃの回転時に第２のベーンセグメント１２４を展開位置と後退位置との間で旋回させて、対応的にスロート１２６の流れ面積を減少および増大させる。たとえば、図３は、スロート１２６の流れ面積を最小にしまたは閉じるように第２のベーンセグメント１２４がその最大の展開位置または開放位置まで旋回している状態を示している。図５に示す第２のベーンセグメント１２４は、スロート１２６の流れ面積を最大にしまたは開くようにその後退位置または閉じた位置まで旋回している。
【００４０】
図２および図４は、カムシャフト１２８ｃの一実施形態を示している。示されているように、カムシャフト１２８ｃの中間部分は、突起１２８ｄと係合する円筒形のカムローブを画定し、カムシャフト１２８ｃの外側および内側端部は、半径方向の偏りＡを有するブッシングで終端する適切なジョグを有する。ブッシングは、外側および内側バンドの相補的な開口に係合し、カムの中心線から半径Ａだけずれている半径方向の回転軸線の周りを回転する。カムシャフト１２８ｃの外側端部は、通常のレバー１２８ｆに適切に接合され、このレバーは、通常の圧縮機ステータベーンの作動と同様に環状の一体のリング１２８ｇに旋回可能に接合される。適切なアクチュエータ（図示せず）は、環状の一体のリング１２８ｇをエンジンの中心軸線の周りに回転させることでレバー１２８ｆを回転させ、それぞれのカムシャフト１２８ｃを回転させる。図３および図４に示すようなカムシャフト１２８ｃの偏りＡは、対向する第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４の間の相対的な横方向の運動を生じさせ、これによりそれらの間の相対的な展開および後退をもたらす。
【００４１】
図３を参照すると、カムシャフト１２８ｃは、第１のベーンセグメント１２２からその最大横方向変位まで回転して、最小スロート面積を変更するように第２のベーンセグメント１２４をその最大展開位置に配置することができる。さらに、示されているように、突起の楕円形のスロット１２８ｅは、それらの間で最小長さの短軸を画定する平行で平坦な側壁と、最大長さの長軸をそれらの間で画定する半円形状の対向する側壁とを有する。短軸は、好ましくは隣接するスロート１２６の平面に実質的に平行に配置され、長軸は、最大展開位置で第１のベーンセグメント１２２の前縁および後縁１２２ｂ、１２２ｃの間に伸びる翼弦の線にほぼ平行である。図３に示す最大展開位置において、カムシャフト１２８ｃは、第２のベーンセグメント１２４を後退させるために、たとえば時計回りに９０°回転させることができる。
【００４２】
この構成の有意な利益は、カムシャフト１２８ｃによって得られる機械的な利点と、それによる非常に微細な角度調整機能である。たとえば、第２のベーンセグメント１２４の展開位置と後退位置との間のカムシャフトの９０°の回転は、ヒンジピン１２８ｂの周りの第２のベーンセグメント１２４のわずか９°の回転に対応し得る。最大展開位置からの初期の移動において、第２のベーンセグメント１２４の０．５°未満の回転は、カムシャフト１２８ｃの約２０°までの回転で得ることができ、これは約４０倍以上の低減比に対応する。第２のベーンセグメント１２４がカムシャフトの９０°の回転に対応する完全な後退位置にある際の移動の終期では、第２のベーンセグメント１２４が全体で約９°回転し、これは１０倍の低減比に対応する。
【００４３】
したがって、スロート１２６の流れ面積の非常に微細な調整が、第２のベーンセグメント１２４の最大展開位置付近で得られ、これに対応してエンジン１０の可変サイクルを正確に調整することが可能である。第２のベーンセグメント１２４が最大後退位置にあるときにも、適切に微細な調整を行える。
【００４４】
組み立ておよび分解を容易にするために、カムシャフト１２８ｃを容易に半径方向内向きに外側バンド１１６、次いで２つの突起１２８ｄに挿入して、内側バンド１１８に挿入できるように、楕円形のスロット１２８ｅの寸法がカムシャフト１２８ｃの輪郭に合わせて選択される。カムシャフト１２８ｃの内側ブッシングは、好ましくは組み立てを容易にするために外側ブッシングより小さくする。分解するには、カムシャフト１２８ｃを逆向きに、すなわち半径方向外向きに引き出すだけでよい。これに対応して、比較的単純なヒンジピン１２８ｂが、同様に簡単に半径方向内向きに外側バンド１１６およびヒンジ管１２８ａを通して内側バンド１１８に挿入される。この構成により、保守のための運転停止の際にこれらの３つの構成要素を修理または交換するために構成要素の組み立ておよび分解が行える。
【００４５】
図３および図７を参照すると、第２の作動システム１３８は、第１の作動システム１２８のヒンジ継手（たとえばヒンジピン１２８ｂ）の少なくとも１つに隣接して配置することができる。さらに、第２の作動システム１３８は、同様に第１の作動システム１２８の構成要素のいずれかを有するように構成してもよい。たとえば、一実施形態では、第２の作動システム１３８は、その一端部で第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４および後縁セグメント１２５に固定接合されたヒンジ管１３８ａを有することができ、ヒンジピン１３８ｂは、バンド１１６、１１８およびヒンジ管１３８ａのそれぞれを通って延び、その旋回運動のために後縁セグメント１２５を第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４に装着する。さらに追加の実施形態では、第２の作動システム１３８は、第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４に対して後縁セグメント１２５を移動させるように構成された任意の適切なアクチュエータを含むことができる。
【００４６】
本明細書で説明するノズルセグメント１１４は運転中に高温燃焼ガスを通して送るので、ベーンセグメント１２２、１２４、１２５は、たとえばフィルムおよび衝突冷却を含む従来の冷却技術を使用して適切に冷却することができる。ベーンの冷却においては、加圧空気１３２（図４）の一部が圧縮機（図示せず）から適切に抽出されて、ノズルセグメント１１４に送られる。ベーンセグメント１２２、１２４、１２５の側壁は、適切な二重壁構造にして、その適切な冷却をもたらすために加圧空気１３２をそれらの間に送ってもよい。
【００４７】
さらに、図４に示すように、カムシャフト１２８ｃの上部ブッシングは、開口を含み、この開口を介して加圧空気１３２の一部がベーンの内部冷却のために中空のセグメント構成のベーンの内部に送られる。空気１３２の圧力は、燃焼ガス１１２の圧力より実質的に高く、この圧力差は第２のベーンセグメント１２４をその最大展開位置へ自己展開させるのに有用である。カムシャフト１２８ｃは、回転されるまで差圧の力に抗して第２のベーンセグメント１２４の展開を拘束する。カムシャフト１２８ｃの回転により、第２のベーンセグメント１２４は第１のベーンセグメント１２２から外向きに旋回することができ、またカムシャフト１２８ｃは、必要な場合、運転中に発生する固有の摩擦拘束力に対抗して機械的な作動力を供給する。
【００４８】
ベーンセグメント１２２、１２４、１２５は比較的壁厚の薄い部材であるので、運転中に差別的な熱的および圧力負荷を受ける。したがって、図４に示す２つの突起１２８ｄは、好ましくは第２のベーンセグメント１２４の対向するハブおよび先端端部に半径方向に離間して設けられ、それらの間の距離を最大にし、かつハブおよび先端で第２のベーンセグメント１２４の反作用の制約を最大にする。第２のベーンセグメント１２４は個々のベーンの負圧側の部分を画定するので、それらは運転中に空気力学的に大きな負荷がかかり、それぞれの突起１２８ｄによってハブおよび先端で外向きの撓みから拘束され、次いで負荷をカムシャフト１２８ｃに伝達する。したがって、本開示のベーン構成は、過度な熱応力を生じさせるように負圧側壁を過大に制約することなく、流れ面積の制御を向上させる。
【００４９】
これに対応して、ヒンジピン１２８ｂ（図２および図４）は、好ましくはその最大直径の外側および内側端部の間に直径が減少した中央部を有する。このようにして、図４に示すヒンジ管１２８ａは、ヒンジピン１２８ｂにその外側および内側部分でのみ制約される。これは再び、第２のベーンセグメント１２４に加えられるかなりの圧力負荷に対してそのハブおよび先端で第２のベーンセグメント１２４の外向きの撓みを制約する。ヒンジピン１２８ｂの減少した中央部は、運転中の圧力および熱的歪みによるヒンジ管１２８ａとの摩擦食い込みの可能性を低減する。このようにして、第２のベーンセグメント１２４の各々は、その相補的な第１のベーンセグメント１２２にそのハブおよび先端のみの４点で接合され、これらは突起およびカムの接合ならびにヒンジ管およびピンの接合に対応する。
【００５０】
図３に示すように、突起１２８ｄは、好ましくはスペースがあるときに第２のベーンセグメント１２４にスロート１２６に隣接して配置して、熱的または圧力負荷による変位の差が最小である節点となるようにする。第２のベーンセグメント１２４は４つの反作用点でのみ効果的に装着されるので、これらのセグメントは熱的勾配および圧力差による歪みおよび変位を受ける。このような変位は、スロート１２６の流れ面積の精度に悪影響を及ぼすことがある。突起１２８ｄおよび対応するカムシャフト１２８ｃをスロート１２６に近接して配置することによって、相対変位がほとんどまたは全くない節が生じ、この代わりに相対変位はスロート１２６から離れたところで生じる。さらに、突起１２８ｄはまた、好ましくはベーンの圧力中心Ｐの近くに配置して、曲げ歪みを低減する。したがって、スロート１２６の面積は、運転中により正確に維持される。
【００５１】
さらに図３を参照すると、ヒンジ隙間１３０ａに隣接する負圧側壁は、ノズルベーンの空気力学的効率を最大にするために空気力学的に滑らかな輪郭を維持するように相対的に同じ広がりであるべきである。しかし、第２のベーンセグメント１２４が図５に示すようにその最大後退位置へ旋回されたとき、ヒンジ隙間１３０ａが負圧側壁で必然的に増加し、これにより、例示的な実施形態では約９°である第２のベーンセグメント１２４の最大角度方向移動に対応する小さな曲がりまたは屈曲が生じる。第２のベーンセグメント１２４が最大後退位置に配置されている（図５および図６）ときの空気力学的性能を改良するために、ヒンジ隙間１３０ａで第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４の両方は、適切な面取り部１３４を含み、これによりヒンジ隙間１３０ａの階段状の不連続を低減し、後退位置の第２のベーンセグメント１２４による空気力学的流れの乱れを低減するようにする。面取り部１３４は、負圧側壁の公称の面に対して小さな鋭角Ｂを有し、この角度Ｂは、例示的な実施形態では最大角度方向移動の半分すなわち約４．５°である。
【００５２】
図４を参照して上述したように、相補的なベーンセグメント１２２、１２４、１２５によって画定された個々のベーン内に加圧空気１３２を冷却のために送る適切な手段が設けられる。したがって、ベーンの種々の面積を封止するための１つまたは複数のシール１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃもまた必要である。たとえば、図２に示すように、シール１３６ｂは、第２のベーンセグメント１２４と外側および内側バンド１１６、１１８との間に設けられる。より具体的には、示されているように、スプラインシールの例示的な形態の適切な端部シール１３６ｂは、外側および内側バンド１１６、１１８の相補的な面を係合してそれらの間の封止を行うために第２のベーンセグメント１２４のハブおよび先端の対応する凹部に装着されてもよい。さらに、図５に示すように、シール１３６ａは、第１のベーンセグメント１２２に設けられて第２のベーンセグメント１２４の旋回移動時にベーンの内側に加圧空気を閉じ込める。たとえば、図５に示すように、適切なワイヤシール１３６ａは、好ましくは相補的な半円形状の座部に配置されて第２のベーンセグメント１２４の後方端部でヒンジ管１２８ａに沿って半径方向にヒンジ隙間１３０ａを封止し、第２のベーンセグメント１２４の前方端部で同様の隙間を封止する。さらに、示されているように、第２のベーンセグメント１２４の前方端部１２４ｂは、内部において前縁１２２ｂで第１のベーンセグメント１２２の相補的な部分に重なり、第１のベーンセグメント１２２に対する必要な展開および後退移動に対処できる。このような実施形態では、対応するワイヤシール１３６ａが、前縁における第１および第２のベーンセグメント１２２、１２４の間で重なっている継手を封止するために任意の適切な位置に配置することができる。さらに、図７に示すように、シール１３６ｃは、第２の作動システム１３８のヒンジ隙間に設けられて後縁セグメント１２５の旋回移動時にベーンの内側に加圧空気を閉じ込めることができる。
【００５３】
次に図８を参照すると、ベーンの第１および第２の作動システム１２８、１３８は、コントローラ１４０によって制御することができる。より具体的には、一実施形態では、コントローラ１４０は、第１および第２の作動システム１２８、１３８を個々にまたは別々に制御するように構成することができる。あるいは、コントローラ１４０は、たとえば所定のスケジュールに基づいて、第１および第２の作動システム１２８、１３８を共に制御するように構成してもよい。さらなる実施形態では、コントローラ１４０はさらに、たとえば燃焼ガス１１２の所定の温度範囲の機能として第１および第２の作動システム１２８、１３８を制御するように構成することができる。したがって、図８には、本開示によるコントローラ１４０に含まれ得る適切な構成要素の一実施形態のブロック図が示されている。示されているように、コントローラ１４０は、様々なコンピュータ実装機能（たとえば、方法、ステップ、計算を実行すること、および本明細書に開示されるような関連データを記憶すること）を実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサ１４２および関連するメモリデバイス１４４を含むことができる。さらに、コントローラ１４０はまた、コントローラ１４０と第１および第２の作動システム１２８、１３８との間の通信を促進する通信モジュール１４６を含むことができる。さらに、通信モジュール１４６は、１つまたは複数のセンサ（たとえば温度センサ）から送信された信号をプロセッサ（単数または複数）１４２によって理解され処理することができる信号に変換することを可能にするセンサインターフェース１４８（たとえば、１つまたは複数のアナログ−デジタルコンバータ）を含むことができる。このようなセンサは、任意の適切な手段を使用して通信モジュール１４６に通信可能に接続することができることを理解されたい。たとえば、センサは、有線接続を介してセンサインターフェース１４８に接続することができる。しかし、他の実施形態では、センサは、当技術分野で知られている任意の適切な無線通信プロトコルを使用するなどして、無線接続を介してセンサインターフェース１４８に接続することができる。したがって、プロセッサ（単数または複数）１４２は、センサから１つまたは複数の信号を受信するように構成してもよい。
【００５４】
本明細書で使用する場合、用語「プロセッサ」は、当技術分野でコンピュータに含まれるものとして称される集積回路を意味するだけでなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路を意味する。さらに、メモリデバイス（単数または複数）１４４は、一般に、これらに限定されないが、コンピュータ可読媒体（たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、コンピュータ可読不揮発性媒体（たとえば、フラッシュメモリ）、クラウドストレージ、フロッピーディスク、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）および／または他の適切なメモリ素子を含むメモリ素子（単数または複数）を含むことができる。このようなメモリデバイス（単数または複数）１４４は、一般に、プロセッサ（単数または複数）１４２によって実施されると、ガスタービンエンジン１０の種々の機能を実行するようにコントローラ１４０を構成する適切なコンピュータ可読命令を記憶するように構成することができる。
【００５５】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
少なくとも１つのノズルセグメント（１１４）を含む可変面積タービンノズル（１００）であって、前記ノズルセグメント（１１４）は、
外側および内側の離間したバンド（１１６、１１８）と、
互いから離間して燃焼ガス（１１２）を通して送るための最小流れ面積のスロート（１２６）を画定する複数のベーンであって、前記ベーンの各々は、
前記バンド（１１６、１１８）の間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置された第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させて前記スロート面積を変えるための第１の作動システム（１２８）とを含む複数のベーンとを含み、
前記ベーンのサブセットはまた、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された後縁セグメント（１２５）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む可変面積タービンノズル（１００）と、
前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を制御するように構成されたコントローラ（１４０）とを含む可変面積タービンノズルシステム。
［実施態様２］
後縁セグメント（１２５）を有するベーンが、後縁セグメント（１２５）を有さないベーンと所定の交互に並ぶ周方向の構成で前記バンド（１１６、１１８）に装着される実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様３］
前記コントローラ（１４０）が、前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を個々に制御するように構成されている実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様４］
前記コントローラ（１４０）が、所定のスケジュールに基づいて前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を共に制御するように構成されている実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様５］
前記コントローラ（１４０）が、所定の温度範囲の機能として前記第１および第２の作動システム（１２８、１３８）を制御するようにさらに構成されている実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様６］
前記第１の作動システム（１２８）が、前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれの対を共に接合する２つのヒンジ継手および２つの作動継手を含む実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様７］
前記作動継手が、前記スロート（１２６）に隣接して配置される実施態様６に記載のノズルシステム。
［実施態様８］
前記第１の作動システム（１２８）が、
その一端部で前記第２のベーンセグメント（１２４）のそれぞれに固定接合され、前記第１のベーンセグメント（１２２）の相補的な座部（１２２ｅ）でヒンジ隙間（１３０ａ）を画定するヒンジ管（１２８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１２８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記第１のベーンセグメント（１２２）に装着するヒンジピン（１２８ｂ）と、
前記ベーンの各々の前記２つの作動継手を通って延び、前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記ヒンジ継手の周りに旋回させるように回転可能であるそれぞれのカムシャフト（１２８ｃ）とをさらに含む実施態様６に記載のノズルシステム。
［実施態様９］
前記第２の作動システム（１３８）が、前記ヒンジ継手の少なくとも１つに隣接して配置される実施態様８に記載のノズルシステム。
［実施態様１０］
前記第２の作動システム（１３８）が、
その一端部で前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれに固定接合されたヒンジ管（１３８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１３８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記後縁セグメント（１２５）を前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に装着するヒンジピン（１３８ｂ）とを含む実施態様１に記載のノズルシステム。
［実施態様１１］
外側および内側の離間したバンド（１１６、１１８）と、
互いから離間して燃焼ガス（１１２）を通して送るための最小流れ面積のスロート（１２６）を画定する複数のベーンであって、各ベーンは、
前記バンド（１１６、１１８）の間に延びてそれに固定接合された第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置された第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させて前記スロート面積を変えるための第１の作動システム（１２８）とを含む複数のベーンとを含み、
前記ベーンのサブセットはまた、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された後縁セグメント（１２５）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む、可変面積タービンノズルセグメント（１１４）。
［実施態様１２］
後縁セグメント（１２５）を有するベーンが、後縁セグメント（１２５）を有さないベーンと所定の交互に並ぶ周方向の構成で前記バンド（１１６、１１８）に装着される実施態様１１に記載のノズルセグメント（１１４）。
［実施態様１３］
前記第１の作動システム（１２８）が、
その一端部で前記第２のベーンセグメント（１２４）のそれぞれに固定接合され、前記第１のベーンセグメント（１２２）の相補的な座部（１２２ｅ）でヒンジ隙間（１３０ａ）を画定するヒンジ管（１２８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１２８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記第１のベーンセグメント（１２２）に装着するヒンジピン（１２８ｂ）と、
前記ベーンの各々の２つの作動継手を通って延び、前記第２のベーンセグメント（１２４）を２つのヒンジ継手の周りに旋回させるように回転可能であるそれぞれのカムシャフト（１２８ｃ）とをさらに含む実施態様１１に記載のノズルセグメント（１１４）。
［実施態様１４］
前記第２の作動システム（１３８）が、前記ヒンジ継手の少なくとも１つに隣接して配置される実施態様１３に記載のノズルセグメント（１１４）。
［実施態様１５］
前記第２の作動システム（１３８）が、
その一端部で前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれに固定接合されたヒンジ管（１３８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１３８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記後縁セグメント（１２５）を前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に装着するヒンジピン（１３８ｂ）とを含む実施態様１１に記載のノズルセグメント（１１４）。
［実施態様１６］
固定の第１のベーンセグメント（１２２）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）と共に配置されて対応するベーンを画定する回転可能な第２のベーンセグメント（１２４）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）で構成された回転可能な後縁セグメント（１２５）と、
前記第１のベーンセグメント（１２２）に対して前記第２のベーンセグメント（１２４）を旋回させるための第１の作動システム（１２８）と、
前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に対して前記後縁セグメント（１２５）を旋回させるための第２の作動システム（１３８）とを含む可変面積タービンノズル（１００）。
［実施態様１７］
前記第１の作動システム（１２８）が、前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれの対を共に接合する２つのヒンジ継手および２つの作動継手を含む実施態様１６に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
［実施態様１８］
前記第１の作動システム（１２８）が、
その一端部で前記第２のベーンセグメント（１２４）のそれぞれに固定接合され、前記第１のベーンセグメント（１２２）の相補的な座部（１２２ｅ）でヒンジ隙間（１３０ａ）を画定するヒンジ管（１２８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１２８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記第１のベーンセグメント（１２２）に装着するヒンジピン（１２８ｂ）と、
前記ベーンの各々の前記２つの作動継手を通って延び、前記第２のベーンセグメント（１２４）を前記２つのヒンジ継手の周りに旋回させるように回転可能であるそれぞれのカムシャフト（１２８ｃ）とをさらに含む実施態様１７に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
［実施態様１９］
前記第２の作動システム（１３８）が、前記ヒンジ継手の少なくとも１つに隣接して配置される実施態様１６に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
［実施態様２０］
前記第２の作動システム（１３８）が、
その一端部で前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）のそれぞれに固定接合されたヒンジ管（１３８ａ）と、
前記バンド（１１６、１１８）および前記ヒンジ管（１３８ａ）のそれぞれを通って延び、旋回運動のために前記後縁セグメント（１２５）を前記第１および第２のベーンセグメント（１２２、１２４）に装着するヒンジピン（１３８ｂ）とを含む実施態様１６に記載の可変面積タービンノズル（１００）。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ガスタービンエンジン
１２  中心軸線
１４  コアエンジン
１６  ファン部
１８  外側ケーシング
２０  環状入口
２２  ブースタ
２４  圧縮機
２６  燃焼器
２８  第１のタービン
３０  第１の駆動シャフト
３２  第２のタービン
３４  第２の駆動シャフト
３６  排気ノズル
３８  ファンロータ
４０  ファンケーシング
４２  ガイドベーン
４３  ベーン／ブレード
４４  ロータブレード
４６  下流部
４８  空気流導管
５０  矢印
５２  入口
５４  矢印
５６  矢印
５８  矢印
６０  燃焼生成物
６２  燃焼チャンバ
６４  入口
６５  ブースタ入口
６６  出口
６８  圧縮機入口
６９  排出出口
７０  センサシステム
７２  第１段タービンノズル
７４  ノズルベーン
８０  燃料ノズル
１００  タービンノズル
１１２  燃焼ガス
１１４  ノズルセグメント
１１６  内側バンド
１１８  外側バンド
１２０  分割線
１２２  第１のベーンセグメント
１２２ａ  正圧側壁
１２２ｂ  前縁
１２２ｃ  後縁
１２２ｄ  第１のベーンセグメントの負圧側壁
１２２ｅ  ヒンジ座部
１２４  第２のベーンセグメント
１２４ａ  第２のベーンセグメントの負圧側壁
１２４ｂ  前方端部
１２４ｃ  後方端部
１２５  後縁セグメント
１２６  スロート
１２８  第１の作動システム
１２８ａ  ヒンジ管
１２８ｂ  ヒンジピン
１２８ｃ  カムシャフト
１２８ｄ  カム突起
１２８ｅ  楕円形のスロット
１２８ｆ  通常のレバー
１２８ｇ  一体のリング
１３０ａ  ヒンジ隙間
１３０ｂ  ヒンジ隙間
１３２  加圧／冷却空気
１３４  面取り部
１３６ａ  ワイヤシール
１３６ｂ  端部シール
１３６ｃ  端部シール
１３８  第２の作動システム
１３８ａ  ヒンジ管
１３８ｂ  ヒンジ管
１４０  コントローラ
１４２  プロセッサ（単数または複数）
１４４  メモリデバイス（単数または複数）
１４６  通信モジュール
１４８  センサインターフェース
【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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【外国語明細書】
2017155748000001.pdf