(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンのコアカウルベントノズルの面積を変える方法及びシステムを提供する。【解決手段】このシステムは、ガスタービンエンジン１００のコアエンジン１１４を少なくとも部分的に囲繞するコアケーシング１１８およびコアケーシング１１８から後方に延在するコアカウル１２０を備える。コアカウル１２０は、コアカウル１２０と主ノズル１３１の間にコアカウルベントの面積を規定する。コアカウル１２０と主ノズル１３１のうちの少なくとも１つは、コアカウルベントの面積を変えるため、移動可能である。また、コアカウル１２０と主ノズル１３１のうちの１つまたは複数を移動することによりコアカウルベントの面積を変化させるための方法。【選択図】図１
2017141813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１００）のコアエンジン（１１４）を少なくとも部分的に囲繞するコアケーシング（１１８）と、
前記コアケーシング（１１８）から後方に延在するコアカウル（１２０）であって、前記コアカウル（１２０）と主ノズル（１３１）の間にコアカウルベントの面積（Ｖ)を規定し、前記コアカウル（１２０）と前記主ノズル（１３１）のうちの少なくとも１つが前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるために移動可能である、コアカウル（１２０）と
を備える、可変コアカウルベントノズルシステム。
【請求項２】
前記コアカウル（１２０）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ)を変化させるため前記主ノズル（１３１）に対して軸方向及び径方向（Ｒ）の少なくとも一方に移動可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コアカウル（１２０）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ)を変化させるため前記主ノズル（１３１）に対して径方向（Ｒ)に旋回軸の周りを回転可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記主ノズル（１３１）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるため軸方向（Ａ）および径方向（Ｒ）の少なくとも１方向に移動可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コアカウル（１２０）と前記主ノズル（１３１）のうちの少なくとも１つと連結するベント面積変動構成部品（１５４）をさらに備え、前記ベント面積変動構成部品（１５４）が前記コアカウルベントの面積（Ｖ）の円周部分をふさぐよう移動可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
多段圧縮機（１２２）を備えるコアエンジン（１１４）と、
前記コアエンジン（１１４）で発生したガスによって駆動されるパワータービン（１２６）により動力を与えられるファン（１１６）と、
前記コアエンジン（１１４）ならびに前記ファン（１１６）を少なくとも部分的に囲繞するファンバイパスダクト（１６６）と、
前記コアエンジン（１１４）を少なくとも部分的に囲繞するコアケーシング（１１８）と、
前記コアケーシング（１１８）から後方に延在するコアカウル（１２０）であって、前記コアカウル（１２０）と主ノズル（１３１）の間にコアカウルベントの面積（Ｖ）を規定し、前記コアカウル（１２０）と前記主ノズル（１３１）のうちの少なくとも１つが前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるために移動可能である、コアカウル（１２０）とを備える、可変コアカウルベントノズルシステムと
を備える、ターボファンエンジン（１００）。
【請求項７】
前記コアカウル（１２０）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるため前記主ノズル（１３１）に対して軸方向（Ａ）および径方向（Ｒ）の少なくとも１方向に移動可能である、請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）。
【請求項８】
前記可変コアカウルベントノズルシステムが、前記コアカウル（１２０）と前記主ノズル（１３１）のうちの少なくとも１つと連結するベント面積変動構成部品（１５４）をさらに備え、前記ベント面積変動構成部品（１５４）が前記コアカウルベントの面積（Ｖ）の円周部分をふさぐよう移動可能である、請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）。
【請求項９】
前記主ノズル（１３１）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるため軸方向（Ａ）および径方向（Ｒ）の少なくとも１方向に移動可能である、請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）。
【請求項１０】
前記主ノズル（１３１）の少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積（Ｖ）を変化させるため径方向（Ｒ）に旋回軸の周りを回転可能である、請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、コアカウルベントノズルの面積を変える方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の既知の航空機のエンジンシステムでは、内部ケーシングが少なくとも部分的にコアエンジンを囲繞する。内部ケーシングから後方に延在するコアカウルは、コアカウルとエンジン主（コア）の間に規定されるカウルノズルまたはカウルベントの面積を規定する。加圧ガスは、このカウルノズルを通って排出され、航空機に推進力を与え得る。コアカウルを通り、カウルベントから排出される加圧ガスは、コアカウルの中にあるがエンジンケーシングの外側に配置された付属品を冷却するために使用され得る。コアカウルは、高温離陸または所定のホールド条件など、「より悪い状況」の条件のときにカウルノズルが、必要な最大面積を有するよう、寸法設定された、単一の、静的構成要素として、典型的に製造される。しかし、付属品への冷却風が必要でないかもしれない、航行中などの「より良い状況」の条件のときに、このカウルベント面積は、必要な大きさより大きい場合がよくある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５８３３１４０号公報
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、可変コアアウルベントノズルシステムが提供される。可変コアカウルベントノズルシステムは、ガスタービンエンジンのコアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングおよびコアケーシングから後方に延在するコアカウルを備える。コアカウルは、コアカウルと主ノズルとの間にコアカウルベントの面積を規定する。コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つは、コアカウルベントの面積を変えるため、移動可能である。
【０００５】
他の態様では、コアカウルベントの面積を変える方法が、提供される。コアカウルベントの面積は、コアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングから後方に延在するコアカウルと主ノズルの間に規定される。その方法は、コアカウルベントの面積を変えるため、コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動すること含む。
【０００６】
さらに別の態様では、多段圧縮機を含むコアエンジン、コアエンジンで発生したガスによって駆動される動力タービンによって動力を供給されるファン、および可変コアカウルベントノズルシステムを含むターボファンエンジンが、提供される。可変コアカウルベントノズルシステムは、ガスタービンエンジンのコアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングおよびコアケーシングから後方に延在するコアカウルを備える。コアカウルは、コアカウルと主ノズルとの間にコアカウルベントの面積を規定する。コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つは、コアカウルベントの面積を変えるため、移動可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、図面中、同様の符号は同様の部分を表す添付の図面を参照して読むと、よりよく理解されるであろう。
【図１】本開示の例示的な実施形態によるカウルベントノズルの面積制御システムを含む例示的なガスタービンエンジンの第１の概略図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンの第２の概略図である。
【図３】図１のガスタービンエンジンの拡大図である。
【図４】開構成または低圧構成状態の図１〜３のカウルベントノズルの面積制御システムのベント面積変動部品の第１の代替実施形態の図である。
【図５】部分的に閉構成または高圧構成状態の図４のベント面積変動部品の図である。
【図６】開構成または低圧構成状態の図１〜３のカウルベントノズルの面積制御システムのベント面積変動部品の第２の代替実施形態の図である。
【図７】部分的に閉構成または高圧構成状態の図6のベント面積変動部品の図である。
【図８】開構成状態の図１〜３のカウルベントノズルの面積制御システムのベント面積変動部品の第３の代替実施形態の図である。
【図９】部分的に閉構成状態の図８のベント面積変動部品の図である。
【図１０】図１〜３のカウルベントノズルの面積制御システムコントローラの例の概略ブロック図である。
【０００８】
他に示されない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を説明することを意味する。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を含む多種多様なシステムに適用可能であると考えられる。このように、図面は、本明細書で開示された実施形態の実施に必要とされる当業者に知られている全ての従来の特徴を含むことを意味するものではない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語が参照され、これらの用語は以下の意味を有すると定義される。
【００１０】
単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上他に明確に指示されていない限り、複数の言及を含む。
【００１１】
「任意の（optional）」または「任意に(optionally)」は、その後に記載される事象または状況が起こっても起こらなくてもよいことを意味し、その記載には、事象が起こる例および起こらない例が含まれる。
【００１２】
本明細書および特許請求の範囲を通じて使用される言語の近似は、それが関連する基本機能に変化をもたらさずに許容可能な程度に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。従って、用語「約（about）」、「およそ（approximately）」および「実質的に（substantially）」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似言語は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。本明細書および明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の制限を組み合わせることおよび/または交換することができる、そのような範囲は特定され、文脈または言語がそうでないことを示さない限り、そこに含まれる全ての部分範囲を含む。
【００１３】
本明細書に記載のカウルベントノズルの面積制御システムの実施形態は、コアカウルベントの面積を変化させる費用対効果のある方法を提供し、例えば、航行条件中にカウルベントノズルが生成する推進力を高める。それにより、特定の燃費が低減され得る。さらに、または、代わりに、ベントノズルを通って流れる空気の量を減らすことによりエンジンの性能を向上させ得る。カウルベントノズルの面積制御システムは、コアカウルの少なくとも一部分および／または主ノズルの少なくとも一部分など、カウルベントノズルの１つまたは複数の構成部品を移動することでコアカウルベントの面積を変化させるよう構成される。一部の実施形態では、そのような移動は、能動制御を使用して作動するが、他の実施形態では、そのような移動は、受動制御を使用して作動する。一部の実施形態では、カウルベントの面積制御システムは、コアカウルベントの面積を変化させるためカウルベントノズルの少なくとも一部に連結する追加のベント可変構成部品を含む。
【００１４】
図１および２は、本開示の例示的な実施形態による例示的なガスターボファンエンジン１００の概略図であり、図３は、ターボファンエンジン１００の拡大図である。例示した実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、高バイパス比ターボファンジェットエンジンにおいて具体化されている。ターボファンエンジン１００は、軸方向Ａ（長手方向中心線１４０に平行に延在する）および径方向Ｒを規定する。一般に、ターボファンエンジン１００はファン組立体１１６およびファン組立体１１６の下流に配置されたコアエンジン１１４を含む。
【００１５】
例示の実施形態では、およそ管状のコアケーシング１１８がコアエンジン１１４を少なくとも部分的に囲繞する。コアケーシング118は、直列流れ関係に、圧縮機セクション１２２、燃焼セクション124、タービンセクション１２６およびジェット排気ノズルセクション132を収容する。ジェット排気ノズルセクション１３２は、エンジン後方の中心体１３０および主ノズル１３１の間に規定される。コアカウル１２０は、コアカウル１２０と主ノズル１３１の間に規定されるカウルベントノズル１３４を収容するコアケーシング１１８から後方に延在する。カウルベントノズル１３４は、 コアカウルベントの面積V（図２を参照）を規定する。さらに本明細書に説明の通り、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、カウルベントノズル１３４に隣接して配置され、カウルベントノズル１３４のコアカウルベントの面積Vの変動を容易にするよう構成される。
【００１６】
圧縮機セクション１２２、燃焼セクション１２４、タービンセクション１２６、およびジェット排気ノズルセクション１３２は共に、コア空気流路１３６を規定する。ターボファンエンジン１００の動作中、所定の量の空気１６０が、ファン組立体１１６通ってターボファンエンジン１００に入る。所定の量の空気１６０がファン組立体１１６を通過すると、所定の量の空気１６０の第１の部分１６２がバイパス空気流路１６６（コアエンジン１１４と環状ナセル１６８の間）の中に誘導され、または送られ、所定の量の空気１６０の第２の部分１６４はコア空気流路１３６、より具体的には、圧縮機セクション１２２の中に誘導され、または送られる。第１の部分１６２と第２の部分１６４の間の比は通常、バイパス比と呼ばれる。第2の部分１６４の圧力は、圧縮機セクション１２２を通って燃焼セクション１２４に送られると増加し、そこで第２の部分１６４は燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガス１７０をもたらす。
【００１７】
燃焼ガス１７０は、燃焼ガス１７０からの熱および／または運動エネルギーの一部が連続タービン段を介して抽出されるタービンセクション１２６を通って送られ、圧縮機セクション１２２の少なくとも１つの圧縮機の回転を駆動する。燃焼ガス１７０はその後コアエンジン１１４のジェット排気ノズルセクション１３２を通って送られ、推進力を提供する。同時に、空気の第１の部分１６２がターボファンエンジン１００のファンノズル排気セクション１７２から排出される前に、バイパス空気流路１６６を通って送られると、空気の第１の部分１６２の圧力が実質的に上昇し、この場合も推進力を提供する。バイパス空気流路１６６からの抽気が、コアケーシング１１８とコアカウル１２０の間のエンジン装置を冷却するために使用されてもよく、それは、カウルベントノズル１３４を通って排気される。タービンセクション１２６およびジェット排気ノズルセクション１３２は、燃焼ガス１７０をコアエンジン１１４を通って送るために少なくとも部分的に高温ガス通路１７４を規定する。
【００１８】
ターボファンエンジン10０は、図１〜３に例としてのみ示されており、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン1０0は、例えば、ターボプロップエンジンを含む任意の他の適切な構成を有してもよい。
【００１９】
カウルベントの面積制御システム１５０は、カウルベントノズル１３４のコアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。上述のように、少なくとも一部の既知のエンジンシステムでは、カウルベントノズル１３４は、静的構成要素であり、コアカウルベントの面積Vは、大きな面積で寸法設定され、より悪い状況の飛行条件に順応する（例えば、高温離陸、所定のホールド条件）。カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、代替的な条件（例えば、航行中）の間、コアカウルベントの面積Vを容易に減少させ、カウルベントノズル１３４に与えられる推進力を高める。それにより、特定の燃費が低減され得る。
【００２０】
様々な実施形態で、カウルベントノズルの面積制御システム１５０が、飛行中にわたって、能動的または受動的コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される機械的、電気的および／または熱的構成要素を含む。
【００２１】
図１および２に示すように、主ノズル１３１は、軸方向に沿って変化する直径を有する。したがって、一部の実施形態では、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、主ノズル１３１に関して、軸方向Aにコアカウル１２０の少なくとも一部を移動し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。さらに、またはその上、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、軸方向Aに主ノズル１３１の少なくとも一部を移動し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。より具体的には、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、軸方向Aにコアカウル１２０および／または主ノズル１３１を移動するよう構成される、１つまたは複数のアクチュエータ、ギヤ、レバー、レール、カムおよび／または他の構成部品を備えてもよい。
【００２２】
他の実施形態では、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、主ノズル１３１に関して、径方向Rにコアカウル１２０の少なくとも一部を移動し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。さらに、またはその上、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、径方向Rに主ノズル１３１の少なくとも一部を移動し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。より具体的には、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、径方向Rにコアカウル１２０および／または主ノズル１３１を移動するよう構成される、１つまたは複数のアクチュエータ、ギヤ、レバー、レール、カムおよび／または他の構成部品を備えてもよい。別の実施形態では、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１の少なくとも一部は、温度感受性メモリ合金または他の「スマート材料」で形成される。したがって、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１のそれぞれの部分は、特定の範囲内で温度変化にしたがって、形状および／または寸法が変化するよう構成される。言い換えれば、メモリ合金で形成されたコアカコアカウル１２０および／または主ノズル１３１のそれぞれの一部は、カウルベントノズル１３４を出ていく温度に応答して、膨張かつ収縮するよう構成され、コアベントの面積Vが受動的に変動するのを促進する。
【００２３】
一部の実施形態では、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、コアカウル１２０に連結するベント面積変動構成部品１５４および／またはコアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される主ノズル１３１を備える。例えば、ベント面積変動構成部品１５４は、膨張かつ収縮するよう構成される封止構成部品を備え、コアカウルベントの面積Vを変化させる。ベント面積変動構成部品１５４は、コアカウルベントの面積Vを均等（カウルベントノズル１３４の円周に関して）に変化するよう構成される円周構成部品であってもよい。代替として、ベント面積変動部品１５４は、円周以外である（例えば、区分された、不連続なユニットなど）。一実施形態では、カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、熱制御システム１５２を使用するベント面積変動構成部品１５４に構成される。熱制御システム１５２が、ファン組立体１１６、圧縮機セクション１２２（例えば、圧縮機吐出プレナム、図示せず）、燃焼セクション１２４、タービンセクション１２６および／または高温ガス路１７４のうちの少なくとも１つと流れ連通する１つまたは複数の配管を備え、そこから所定の量の空気供給１５３を受けてもよい。熱制御システム１５２は、ベント面積変動構成部品１５４に送達される所定量の空気供給１５３を調節してベント面積変動構成部品１５４の能動的な膨張と収縮を促進するよう構成される１つまたは複数の弁をさらに備え、コアカウルベントの面積Vを変化させる。他の実施形態では、カウルベントノズルの面積制御システム１５０のベント面積変動構成部品１５４が、少なくとも１つの旋回軸（例えば、ヒンジ、ロッド、ピンなど）を備え、その周囲をコアカウル１２０の少なくとも一部が、径方向Rに回転し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。同様に、カウルベントノズルの面積制御システム１５０のベント面積変動構成部品１５４が、少なくとも１つの旋回軸（例えば、ヒンジ、ロッド、ピンなど）を備え、その周りを主ノズル１３１の少なくとも一部が径方向Rに回転し、コアカウルベントの面積Vを変化させるよう構成される。
【００２４】
図３の例示の実施形態では、ベント面積変動構成部品１５４が、旋回軸１８２の周りを回転するよう構成されたプレートまたはフラップ１８０を含む。コアカウルベントの面積Vを減少させるため、カウルベントの面積制御システム１５０は、フラップ１８０を旋回軸１８２の周りを後方へ回転させる。フラップ１８０を旋回軸１８２の周りを後方へ回転させると、その後、コアカウルベントの面積Vが増加する。上述の通り、フラップ１８０は、単一、円周方向に配置されたフラップであり得る。あるいは、図示の通りフラップ１８０が、カウルベントノズル１３４の周方向の周囲に配置された複数のフラップ１８０の１つのユニットを表してもよい。
【００２５】
コアカウル１２０の少なくとも一部が軸方向Aおよび／または径方向Rに移動かつ／または回転されるよう構成される実施形態では、コアカウル１２０が、そのような移動を容易にするため２つ以上の区分された部分を含んでもよい。さらに、コアカウル１２０が、区分された部分の間に封止機構を備えてもよい。例えば、封止機構が、封止材料を介在する重なる区分、ラビリンスシール、ベローズタイプシール、および／または他の封止機構を備えてもよい。同様に、コアカウル131の少なくとも一部が軸方向Aおよび／または径方向Rに移動されるよう構成される実施形態では、主ノズル131が、そのような移動を容易にするため、封止機構を介在する２つ以上の区分された部分を含んでもよい。
【００２６】
カウルベントノズルの面積制御システム１５０は、コントローラ１５６をさらに含む。コントローラ１５６は、制御信号を伝送して、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１の移動可能および／または回転可能部分、熱制御システム１５２およびベント面積変動構成部品１５４などのカウルベントノズルの面積制御システム１５０の構成部品を制御するよう構成される。コントローラ１５６は、例えば、飛行条件または時間感覚にしたがって、コアカウルベントの面積Ｖを変化させるよう構成される、測定されたパラメータおよび／または寸法通りにコアカウルベントの面積Ｖを変化するよう構成されるフィールドバックループを使用して、カウルベントノズルの面積制御システム１５０の動的制御をし易くするよう構成されてもよい。
【００２７】
以下の表１および２は、コアカウルベントの面積Ｖを減らすことにより、特定の燃費をどれだけ減らすかという例を示す。より具体的には、表１は、第１のターボファンエンジン１００の例の第１の実装の結果を示し、表２は、第２のターボファンエンジン１００の第２の実装の結果を示す。「実際の」は、コアカウルベントの面積Ｖに何も変化がない対応するパラメータの測定値をさし、「閉じられた」は、カウルベントの面積Ｖが減少した対応するパラメータの測定値を指す。
【００２８】
【表１】
2017141813.tif 000003
【００２９】
【表２】
2017141813.tif 000004
【００３０】
図４および５は、カウルベントノズルの面積制御システム１５０のベント面積変動構成部品４００の第１の代替の実施形態を示す。より具体的には、図４は、開構成または低圧構成状態のベント面積変動構成部品４００を示し、および図５は、部分的に閉鎖したまたは高圧構成状態のベント面積変動構成部品４００を示す。ベント面積変動構成部品４００が、ベント面積変動構成部品１５４（図３に示す） と同様でもよい。ベント面積変動構成部品４００は、ピン４１０、ヒンジ４１２、第１のプレート４１４、第２のプレート４１６およびバネ４１８を含む。ヒンジ４１２は、ヒンジ４１２に回転軸を与えるピン４１０を囲繞する。さらに、ヒンジ４１２は、第１のプレート４１４に連結される第１の分部４２４および第２のプレート４１６に連結される第２の部分４２６を備える。第１の部分４２４は第１のプレート４１４に組み込まれ、かつ／または第２の部分４２６が、第２のプレート４１６に組み込まれてもよい。バネ４１８は、ヒンジ４１２の少なくとも一部を囲繞し、第１の端部４２８で第１のプレート４１４と、および第２の端部４３０で第２のプレート４１６と連結する。バネ４１８は、低圧（例えば、航行条件中の高高度で）では開構成状態４０２でベント面積変動構成部品４００を保持するのに十分なばね定数を有し、そこで第１および第２のプレート４１４、４１６は、実質的に平行であるが、高圧（例えば、離陸または着陸条件の低高度で）では第１および第２のプレート４１４、４１６がピン４１０の周囲を互いの方向へ枢動し得ることを可能にする。一例示的な実施形態では、第１および第２のプレート４１４、４１６が、実質的に対面方向に枢動する。あるいは、第１のプレート４１４が、第２のプレートの方へピン４１０の周囲を枢動してもよく、または第２のプレート４１６が第１のプレート４１４の方へピン４１０の周囲を枢動してもよい。
【００３１】
カウルベントノズルの面積制御システム１５０が、規則的な感覚で、例えば、カウルベントノズル１３４に配置された複数のベント面積変動構成部品４００を備えてもよい。各ベント面積変動構成部品４００のピン４１０が、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１と連結してもよく、かつコアカウル１２０から主ノズル１３１までカウルベントノズル１３４を越えて達してもよい。したがって、ベント面積変動構成部品４００が低圧（例えば航行中）で、開構成状態４０２であるとき、コアカウルベントの面積Ｖの一部が開構成の第１および第２のプレート４１４、４１６により妨げられるので、コアカウルベントの面積Ｖが減少し得る。ベント面積変動構成部品４００が高圧で閉構成状態４０４のとき、コアカウルベントの面積Ｖが第１および／または第２のプレート４１４、４１６により実質的に妨げられない場合があり、その結果、コアカウルベントの面積Ｖが最大になる。
【００３２】
図６および７は、カウルベントノズルの面積制御システム１５０のベント面積変動構成部品６００の第２の代替の実施形態を示す。より具体的には、図６は、開構成または低圧構成のベント面積変動構成部品６００を示し、図７は、部分的に閉構成または高圧構成のベント面積変動構成部品６００を示す。ベント面積変動構成部品６００が、ベント面積変動構成部品１５４（図３に示す） と同様でもよい。ベント面積変動構成部品６００は、第１のピン６１０、第１のヒンジ６１２、第１のプレート６１４、第２のプレート６１６、第２のピン６２０、第２のヒンジ６２２、第３のプレート６２４および第４のプレート６２６を含む。第１のヒンジ６１２は、第１のヒンジ６１２に回転軸を与える第１のピン６１０を囲繞する。第１のプレート６１４および第２のプレート６１６は、第1のヒンジ６１２と連結する。第２のヒンジ６２２は、第２のヒンジ６２２に回転軸を与える第２のピン６２０を囲繞する。第３のプレート６２４および第４のプレート６２６は、第２のヒンジ６２２と連結する。第１のプレート６１４は、第1のジョイント６３０で第３のプレート６２４と連結する。したがって、第１のプレート６１４と第３のプレート６２４のうちの一方の移動は、第１のプレート６１４と第３のプレート６２４のうちの他方の移動を作動する。同様に、第２のプレート６１６は、第２のジョイント６３２で第４のプレート６２６と連結する。第２のプレート６１６と第４のプレート６２６のうちの一方の移動は、第２のプレート６１６と第４のプレート６２６のうちの他方の移動を作動する。また、ベント面積変動構成部品６００は、プレート６１４、６１６、６２４および６２６が低圧（例えば、航行中の高高度で）で開構成状態６０２に維持されるように、第１のヒンジ６１２および／または第２のヒンジ６２２に１つまたは複数のバネまたは他の張力構成部品を備えてもよい。さらに、そのような張力構成部品は、高圧条件（離陸または着陸条件の低高度で）で、プレート６１４、６１６、６２４、６２６のうちの１つまたは複数が収縮するのを容易にする。言い換えると、高圧下では、プレート６１４、６１６、６２４、６２６のうちの１つまたは複数がそれぞれのヒンジ６１２、６２２の周囲を回転して、ベント面積変動構成部品６００を閉構成状態６０４に変換する。
【００３３】
カウルベントノズルの面積制御システム１５０が、規則的な感覚で、例えば、カウルベントノズル１３４に配置された複数のベント面積変動構成部品６００を備えてもよい。各ベント面積変動構成部品６００の第１および／または第２のピン６１０、６２０が、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１と連結してもよく、かつコアカウル１２０から主ノズル１３１までカウルベントノズル１３４を越えて達してもよい。したがって、ベント面積変動構成部品６００が低圧（例えば航行中）で、開構成状態６０２であるとき、コアカウルベントの面積Ｖの一部が開構成のプレート６１４、６１６、６２４、６２６により妨げられるので、コアカウルベントの面積Ｖが減少し得る。ベント面積変動構成部品６００が高圧で閉構成状態６０４のとき、コアカウルベントの面積Ｖがプレート６１４、６１６、６２４および／または６２６により実質的に妨げられない場合があり、その結果、コアカウルベントの面積Ｖが最大になる。
【００３４】
図８および９は、カウルベントノズルの面積制御システム１５０のベント面積変動構成部品８００の第３の代替の実施形態を示す。より具体的には、図８は、開構成状態のベント面積変動構成部品８００を示し、図９は、部分的に閉状態のベント面積変動構成部品８００を示す。ベント面積変動構成部品８００が、ベント面積変動構成部品１５４（図３に示す） と同様でもよい。ベント面積変動構成部品８００は、ピン８１０、ヒンジ８１２、第１のプレート８１４、第２のプレート８１６および油圧機構８２０を含む。ヒンジ８１２は、ヒンジ８１２に回転軸を与えるピン８１０を囲繞する。第１のプレート８１４および第２のプレート８１６は、ヒンジ８１２と連結する。油圧機構８２０は、ロッド８２２、第１のコネクタ８２４および第２のコネクタ８２６を含む。第１のコネクタ８２４および第２のコネクタ８２６が、単一構成部品（例えば、単一ワイヤ）であってもよく、または不連続な構成部品（例えば、２本のワイヤ、ピンなど）であってもよい。第１のコネクタ８２４は、ロッド８２２および第１のプレート８１４と連結する。第２のコネクタ８２６は、ロッド８２２および第２のプレート８１６と連結する。油圧機構８２０は、プレート８１４、８１６のうちの１つまたは両方を、ロッド８２２が移動することによりヒンジ８１２の周囲を回転させるよう構成される。カウルベントノズルの面積制御システム１５０によるロッド８２２の移動により、コネクタ８２４、８２６が、プレート８１４、８１６それぞれの移動を起こし、コアカウルベントの面積Ｖを変化させる。
【００３５】
カウルベントノズルの面積制御システム１５０が、規則的な感覚で、例えば、カウルベントノズル１３４に配置された複数のベント面積変動構成部品８００を備えてもよい。各ベント面積変動構成部品８００のピン８１０が、コアカウル１２０および／または主ノズル１３１と連結してもよく、かつコアカウル１２０から主ノズル１３１までカウルベントノズル１３４を越えて達してもよい。したがって、ベント面積変動構成部品８００が、開構成状態８０２（例えば、航行中）であるとき、コアカウルベントの面積Ｖの一部が開構成のプレート８１４、８１６により妨げられるので、コアカウルベントの面積Ｖが減少し得る。ベント面積変動構成部品８００が閉構成状態８０４のとき、コアカウルベントの面積Ｖがプレート８１４および／または８１６により実質的に妨げられない場合があり、その結果、コアカウルベントの面積Ｖが最大になる。
【００３６】
図１０は、カウルベントノズルの面積制御システム１５０（図１〜３に示す）のコントローラ１５６の例（図３に示す）の概略ブロック図である。コントローラ１５６は、命令を実行するためプロセッサ１００５を含む。命令は、例えば、メモリ領域１０１０に保存され得る。プロセッサ１００５は、命令を実行するため１つまたは複数のプロセシングユニット（例えば、マルチコア構成の）を備え得る。この命令は、コントローラ１５６で様々な異なるオペレーティングシステムで実行され得る。プロセッサ１００５は、カウルベントノズルの面積制御システム１５０の様々な構成部品を制御するため本明細書に記載のプロセスを実行するよう構成される。
【００３７】
プロセッサ１００５は、コントローラ１５６が１つまたは複数の航空機制御システム（図示せず）および／または感知もしくは測定部品などの遠隔装置と通信できるように、通信インターフェース１０１５と動作可能に接続される。通信インターフェース１０１５は、例えば、携帯電話網（例えば、汎欧州デジタル移動通信電話方式（ＧＳＭ（登録商標）)、３Ｇ、４Ｇまたはブルートゥース（登録商標））または他の移動データネットワーク（例えば、ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス（ＷＩＭＡＸ））で使用する有線もしくは無線ネットワークアダプタまたは無線データ送受信機が挙げられる。例えば、通信インターフェース１０１５は、航空機制御システムと有線または無線の通信状態であってもよく、またそれらから信号（例えば要求、指示）を受信して、コアカウルベントの面積Ｖを変化させてもよい。
【００３８】
メモリ領域１０１０は、保存され、読み出しされる実行可能な命令および／または他のデータなどの情報を許容する任意のデバイスである。メモリ領域１０１０は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を備え得る。メモリ領域１０１０は、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）またはスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）を含むが、それらに限定されない。上記のメモリのタイプは、例示的なものにすぎず、したがって、コンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプを制限するものではない。
【００３９】
コントローラ１５６は、カウルベントノズル１３４のまたはその周辺の１つまたは複数のパラメータを測定するよう構成される、１つまたは複数のセンサ１０２０をさらに備え得る。例えば、センサ１０２０は、カウルベントノズル１３４の１つまたは複数の位置で温度、空圧および／または気流を測定し得る。センサ１０２０は、カウルベントの面積Ｖを変化させるため（例えば、帰還ループでまたは特定の閾値にしたがって）、プロセッサ１００５により使用され得る、出力信号を発生する。
【００４０】
上述のコアカウルベントノズルの面積制御システムは、カウルベントノズルのコアカウルベントの面積を変化させる効果的な方法を提供する。具体的には、上述のカウルベントノズルの面積制御システムは、「より悪い状況」の条件中にコアカウルベントの面積を増加し、航行中などの他の条件中は、コアカウルベントの面積を減少させるよう構成される。カウルベントノズルの面積制御システムは、所定の実施形態では、コアカウルの少なくとも一部を軸方向におよび／または径方向に移動するよう構成され、他の実施形態では、主ノズルの少なくとも一部を軸方向におよび／または径方向に移動するよう構成される。熱制御システムおよび／またはベント変動機構などの追加の構成部品は、コアカウルベントの面積を変化させるか、コアカウルベントの面積の変化を向上するため採用され得る。カウルベントノズルの面積制御のための方法及びシステムの上述の実施形態は、すべての飛行段階中、推力の生成およびエンジン性能の向上を促進する。これは特定の燃料消費の減少をもたらし、所定の実施形態では約０．２％〜０．２５％の低減となり得る。
【００４１】
カウルベントノズルの面積制御システムの例示的な実施形態は、上記に詳細に説明されている。カウルベントノズルの面積制御システムおよびそのシステムおよびそれを構成する装置の操作方法は、本明細書で説明するような特定の実施形態に限定されることはなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法の工程を本明細書で説明した他の構成要素および／または工程とは独立して、別に使用することができる。例えば、その方法はまた、ベントノズルの面積制御を必要とする他のシステムと組み合わせて用いられてもよく、本明細書に記載されるようなシステムおよび方法のみと実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、今、ノズルの面積制御システムを受容し受け入れるよう構成される多くの他の機械アプリケーションとともに実行され、かつ利用され得る。
【００４２】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面には示すことができ、他の図面には示されていないが、これは便宜上のものに過ぎない。本開示の原理によれば、図面のいずれの特徴も、他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および/または請求することができる。
【００４３】
この記述は、例を用いて、最良の形態を含む実施形態を開示し、かつ、またいかなる当業者に対しても、任意の装置またはシステムを作成し用いることおよび任意の統合された方法を実行することを含む本実施形態を実施をすることができるようにする。特許を受けることができる本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の実施例を含みうる。そうした他の実施例は、特許請求の範囲の字義どおりの用語と異なるものではない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の字義どおりの用語と実体のない差異をもつ同等の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。_Ref427238419
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様1］
ガスタービンエンジンのコアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングと、
前記コアケーシングから後方に延在するコアカウルであって、前記コアカウルと主ノズルの間にコアカウルベントの面積を規定し、前記コアカウルと前記主ノズルのうちの少なくとも１つが前記コアカウルベントの面積を変化させるために移動可能である、コアカウルとを備える、可変コアカウルベントノズルシステム。
［実施態様2］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主ノズルに対して軸方向に移動可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様3］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主ノズルに対して径方向に移動可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様4］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主ノズルに対して径方向に旋回軸の周りを回転可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様5］
前記主ノズルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため軸方向に移動可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様6］
前記主ノズルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主コアカウルに対して径方向に移動可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様7］
前記コアカウルと前記主ノズルのうちに少なくとも１つと連結するベント面積変動構成部品を_Ref429932740_Ref429468263さらに備え、前記ベント面積変動構成部品が前記コアカウルベントの面積の円周部分をふさぐよう移動可能である、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様8］
コアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングから後方に延在するコアカウルと主ノズルの間に規定される、コアカウルベントの面積を変化させる方法であって、_Ref429932740
コアカウルベントの面積を変えるため、コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動することを含む、方法。
_Ref427238419_Ref429468263［実施態様9］
コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動することが、コアカウルベントの面積を変化させるため主ノズルに対してコアカウルの少なくとも一部を軸方向に移動することを含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様10］
コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動することが、コアカウルベントの面積を変化させるため主ノズルに対してコアカウルの少なくとも一部を径方向に移動することを含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様11］
コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動することが、コアカウルベントの面積を変化させるためコアカウルの少なくとも一部を旋回軸の周りを径方向に移動することを含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様12］
コアカウルと主ノズルのうちの少なくとも１つを移動することが、コアカウルベントの面積を変化させるため主ノズルの少なくとも一部を軸方向と径方向のうちの１方向に移動することを含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様13］
前記コアカウルの面積の円周をふさぐためベント面積変動機構を作動することをさらに含む、実施態様８に記載の方法。
_Ref371254366_Ref371254366［実施態様14］
多段圧縮機を含むコアエンジンと、
前記コアエンジンで発生したガスによって駆動されるパワータービンにより動力を与えられるファンと、
前記コアエンジンおよび前記ファンを少なくとも部分的に囲繞するファンバイパスダクトと、
_GoBack_GoBack前記コアエンジンを少なくとも部分的に囲繞するコアケーシングと、
前記コアケーシングから後方に延在するコアカウルであって、前記コアカウルと主ノズルの間にコアカウルベントの面積を規定し、前記コアカウルと前記主ノズルのうちの少なくとも１つが前記コアカウルベントの面積を変化させるために移動可能である、コアカウルとを備える、可変コアカウルベントノズルシステムとを備える、ターボファンエンジン。
［実施態様15］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主ノズルに対して軸方向に移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
［実施態様16］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記主ノズルに対して径方向に移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
［実施態様17］
前記可変コアカウルベントノズルシステムが、前記コアカウルと前記主ノズルのうちの少なくとも１つと連結するベント面積変動構成部品をさらに備え、前記ベント面積変動構成部品が前記コアカウルベントの面積の円周部分をふさぐよう移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
［実施態様18］
前記主ノズルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため軸方向に移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
［実施態様19］
前記コアカウルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため前記コアカウルに対して径方向に移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
［実施態様20］
前記主ノズルの少なくとも一部が、前記コアカウルベントの面積を変化させるため径方向に移動可能である、実施態様１４に記載のターボファンエンジン。
【符号の説明】
【００４４】
１００  ガスタービンエンジン
１１４  コアエンジン
１１６  ファン組立体
１１８  コアケーシング
１２０  コアカウル
１２２  圧縮機セクション
１２４  燃焼セクション
１２６  タービンセクション
１３０  エンジン後方の中心体
１３１  主ノズル
１３２  ジェット排気ノズルセクション
１３４  カウルベントノズル
１３６  コア空気流路
１４０  長手方向中心線
１５０  カウルベントの面積制御システム
１５２  熱制御システム
１５３  空気供給
１５４  ベントの面積変動構成部品
１５６  コントローラ
１６０  所定の量の空気
１６２  第１の部分
１６４  第２の部分
１６６  バイパス空気流路
１６８  環状ナセル
１７０  燃焼ガス
１７２  ファンノズル排出セクション
１７４  高温ガス通路
１８０  フラップ
１８２  旋回軸
４００  ベント面積変動構成部品
４０２  開構成
４０４  閉構成
４１０  ピン
４１２  ヒンジ
４１４  第１のプレート
４１６  第２のプレート
４１８  バネ
４２４  第１の部分
４２６  第２の部分
４２８  第１の端部
４３０  第２の端部
６００  ベント面積変動構成部品
６０２  開構成
６０４  閉構成
６１０  第１のピン
６１２  第１のヒンジ
６１４  第１のプレート
６１６  第２のプレート
６２０  第２のピン
６２２  第２のヒンジ
６２４  第３のプレート
６２６  プレート
６３０  第１のジョイント
６３２  第２のジョイント
８００  ベント面積変動構成部品
８０２  開構成
８０４  閉構成
８１０  ピン
８１２  ヒンジ
８１４  第１のプレート
８１６  第２のプレート
８２０  油圧機構
８２２  ロッド
８２４  第１のコネクタ
８２６  第２のコネクタ
１００５  プロセッサ
１０１０  メモリ領域
１０１５  通信インターフェース
１０２０  センサー
【図１】
2017141813.tif 000005
【図２】
2017141813.tif 000006
【図３】
2017141813.tif 000007
【図４】
2017141813.tif 000008
【図５】
2017141813.tif 000009
【図６】
2017141813.tif 000010
【図７】
2017141813.tif 000011
【図８】
2017141813.tif 000012
【図９】
2017141813.tif 000013
【図１０】
2017141813.tif 000014
【外国語明細書】
2017141813000001.pdf