(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を含む航空機用エンジン上の氷塊を小さくするためのシステムであって、
前記圧縮機の入口における全温度および全圧力の両方を測定する圧縮機入口温度及び圧力センサ（１００）、
氷集積体（１１６）を生じさせるための複数の突出部（１２０、１２２、１２６）を持つ複数の楔形部分（１１４）、
および前記センサに前記複数の楔形部分を取り付けるための取付け手段（１４４、１４６）
を有し、
前記複数の楔形部分が、前記圧縮機入口羽根が耐えることの出来る大きさまでの小さい氷集積体を生じさせることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数の突出部を持つ前記複数の楔形部分が、氷集積体を複数の位置で生じさせる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の楔形部分が、前記センサと調和して、同様な大きさの複数の氷集積体を形成させる請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記圧縮機が圧縮機入口羽根を有している請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の楔形部分が、直線的な側面（１１８）により形成される前側部分と該前側部分の先端（１２２）と前記側面（１１８）の後側から外向きに延在する湾曲した面（１２４）を有する請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記先端（１２２）は１５°以上４５°以下の角度である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記平角の先端および前記湾曲した面が氷集積体を所望の複数の位置に分離し且つ氷集積体を最小にする請求項５又は６に記載のシステム。
【請求項８】
前記取付け手段には振動減衰手段（１４０、１４２）が設けられている請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に航空機用ジェット・エンジンに関するものであり、更に詳しくはこのようなエンジン用の氷防護装置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
ゼネラル・エレクトリック社製のＧＥ９０型エンジンのような航空機用エンジンにおいては、圧縮機入口温度センサを使用して、圧縮機の入口における全温度および全圧力の両方が測定される。入口温度は圧縮機内のステータの可変の配置形状をを設定するために重要である。
【０００３】
ＧＥ９０型エンジンについての着氷試験の際、圧縮機入口温度センサに氷が堆積または集積することが判った。集積した氷の大きさは圧縮機の第１段の羽根にとって重要である。この集積した氷は、剥離または離脱したとき、圧縮機の羽根に重大な損傷を生じるおそれがある。羽根へ至る軌跡に関連して、センサ上の氷集積体の位置も重要である。この氷が単一の塊として離脱し又は氷の上側すなわち柱状部分が離脱すると、圧縮機の羽根に重大な損傷が生じるおそれがある。
【特許文献１】
特開昭５７−１４９９３０号
【０００４】
【発明の開示】
上記の問題を解決するため、本発明では、圧縮機の入口における全温度および全圧力の両方を測定する圧縮機入口温度センサ上に集積し得る最大の氷塊を小さくすることによって、エンジンの性能を最適化する。本発明では、センサの柱状体上の氷集積量またはセンサの検知素子または翼形部分上の氷集積量を低減する。本発明は任意の航空機用エンジンに使用するように適合できる。
【０００５】
本発明の一面によれば、航空機用エンジン上の氷塊を小さくするためのシステムが提供される。該システムは、圧縮機の入口における全温度および全圧力の両方を測定する圧縮機入口温度及び圧力センサ、および該センサに取り付けられた氷遮蔽装置を有する。氷遮蔽装置は、氷集積体が複数の位置で形成されるようにするための複数の突出部を持つ複数の楔形部分を有する。氷遮蔽装置はセンサから取外し可能に取り付けられる。氷遮蔽装置は平角楔形状および湾曲した面を有し、氷の集積を複数の所望の位置に分離させて、氷の集積を最小にする。その結果形成される各々の氷塊は、圧縮機入口羽根が変形することなく耐えることが出来るほどの大きさにまで小さくなる。
【０００６】
本発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、作用並びにその他の目的および利点は、添付の図面を参照した以下の説明から最も良く理解されよう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、従来の圧縮機間の温度及び圧力センサ１００の側面図を示している。温度及び圧力センサ１００は、航空機用エンジンの低圧圧縮機と高圧圧縮機との間で、圧縮機ケース１０２の一部に貫通するように取り付けられている。空気流は図１で矢印１０４で示すように左から右へ流れる。図には、氷集積体１０６がセンサ１００の前縁部に示されている。センサ１００は、圧力ポート１０８、並びに流体の温度を測定するための複合検知装置１１０を有する。
【０００８】
航空機が所望の高度および速度で飛行しているとき、低圧圧縮機は氷集積体１０６の形成を防止するのに充分な高温の空気を供給する。しかしながら、航空機が降下しているとき、エンジン速度は明らかに減少する。その際、低圧圧縮機は、氷集積体１０６の形成を防止するのに充分な高温の空気を供給しない。従って、氷集積体１０６は、典型的にはエンジンのスロットルが絞られている際に形成される。
【０００９】
図２は、図１のセンサ１００２−２に沿って取った簡略断面図であり、氷集積体１０６が横方向に広がる典型例を示す。氷集積体１０６は典型的には中実な結晶状に形成されて、ほぼ４５度の角度で横方向に成長する。この氷は最終的にはセンサ１００から離脱して下流の高圧圧縮機へ進む。氷の大きさは下流の圧縮機の羽根を損傷するほどの大きさになる。
【００１０】
図３には、取り付けられたときに既存の圧縮機入口温度及び圧力センサ１００と一体になるが、取外し可能である要素として、本発明の好ましい実施態様の氷遮蔽装置１１２が示されている。図３は図１のセンサ１００に取り付けた氷遮蔽装置１１２の側面図を示す。図４、５および６は、氷遮蔽装置１１２自体の側面図、正面図および平面図をそれぞれ示す。氷遮蔽装置１１２は好ましくは、複数の位置に氷集積体を形成させる別々の特徴部すなわち楔形部分１１４を有する。別々の特徴部は、離脱したときに下流の圧縮機を損傷するほどの氷塊を含まない一層小さな氷集積体１１６を形成する。
【００１１】
図７は図４の線７−７に沿って取った（背景なしの）断面図であり、また図８は図４の線８−８に沿って取った（背景なしの）断面図である。楔形部分１１４の前側部分は距離Ｘにわたって直線状の側面１１８によって形成されている。これにより、両方の側面１１８全体に沿って形成されるのではなく、楔形部分の先端１２０にのみ氷集積体１１６が形成される。この氷集積体は、側面１１８が直線的であるので三角形状に集積していく。これに対し、例えば、側面１１８が凹んだ曲線状になっている場合には、氷は先端１２０に形成されると共に、側面１１８に沿って湾曲した面上にも形成される。Ｘに沿って測った距離が別々の氷集積体を形成するほどに充分でないと、曲線に沿って測った遷移角度が一層急峻になる。この急峻な遷移は静圧の変化を増大させ、氷を形成させる。寸法Ｙ／Ｚによって定めた、図７の楔形部分のアスペクト比は、楔形部分に湾曲した遷移部を取り入れるほどには大きくない。これは、勿論、楔形部分によりしっかりと付着した、ずっと大きな氷集積体を生じさせる。従って、それらの氷集積体は、破断して離脱したとき、大きさが下流の圧縮機に損傷を起こすほどに大きくなっている。先端１２０にのみ氷集積体が形成されるようにすると、氷は大きくならないうちに早めに破断するようになり、氷は小さな塊で破断して離脱する。これは、本発明の装置の幾何学的形状と、楔形部分の先端１２０を（図１の流れの方向１０４に対して測って）軸方向に保ち且つ別の楔形部分の先端１２２から分離したことによる。先端１２０の角度は１５゜以上であることが好ましい。１５゜の角度は、氷集積体を楔形部分から脱落又は離脱させるのに最適な角度である。楔形部分の単位長さ当たりの氷集積体は、１５゜と４５゜との間のどの鋭角でも同等であると思われる。
【００１２】
図８の楔形部分においては、前と同様にその前側部分は距離Ｘにわたる真っ直ぐな側面で形成されているが、その後に湾曲した面１２４が設けられており、面１２４は後縁近くに二次的な氷集積体１３２を生じさせる。この楔形部分のアスペクト比Ｙ／Ｚは、先端１２２上の氷集積体が面１２４上のより小さい氷集積体とは明確に別々に形成されるように最適化される。好ましい実施態様では、先端１２２は１５゜の角度を有し、これにより氷集積体を空気力学的力および振動力により脱落させる。同様に、図９の楔形部分は図１の検知装置１１０の正面に直接配置して、氷を先端１２６上に集積するが側面１２８上には集積させないように、直線距離Ｘの値およびアスペクト比Ｙ／Ｚを定める。
【００１３】
楔形部分１１４の比較的鋭い先端および形状、並びに楔形部分の各々の側面上の氷に加えられる空気力学的力の結果として、氷集積体１１６および１３２が形成される。空気力学的力は、楔形部分の各々の側面上の氷を、該氷が付着している楔形部分の点で破砕して、先端１２２におけるよりもずっと小さい個々の塊に形成する。先端１２２における１５゜の角度と先端１２２の比較的尖った点とにより、付着した氷集積体１１６の底部は小さくなる。氷集積体１１６のこの底部は、空気力学的力に対抗して氷を保持するほど充分に広くなく、従って離脱する。この領域から圧縮機の羽根に衝突する恐れのある単一片の最大の氷塊は、ずっと小さくなる。この結果、氷は、圧縮機の羽根に損傷を及ぼすことなく、下流の圧縮機の中に移動することが出来る。
【００１４】
図３乃至９を参照して説明を続けると、本発明の氷遮蔽装置１１２は、氷遮蔽装置またはセンサ組合せ体のいずれかの部分上に形成し得る最大の１個の氷塊の大きさを小さくする。更に、本発明の氷遮蔽装置１１２は、集積する全体の氷の量を少なくする。図３乃至９に示したような楔形部分の幾何学的形状は、形成される軸方向長さ当たりの氷の量を少なくするようになっている。これは、流れの流線と滞留領域を最小にした事とによる。流入する空気に含まれている水分が楔形部分の先端を通り過ぎて楔形部分の側面の流線に従い始める場合、氷が堆積し始める。氷は楔形部分から外向きに且つ楔形部分の先端に対して前向きに集積して、楔形部分の反対側に集積する氷と接続する。楔形部分の先端の角度が充分小さい、例えばほぼ１５゜であるとき、成長する氷集積体に作用する空気力学的力が充分に大きく、また氷集積体の足場すなわち底部が充分に小さいので、氷は大きな氷塊になる前に離脱する。この現象は更に、センサ１００および氷遮蔽装置１１２から離脱することが出来る１個の氷片（氷塊）の最大の物理的寸法（大きさ）を小さくするようにも作用する。
【００１５】
上記の独特な別々の楔形領域の設計は、個々の氷塊（氷集積体）を均等にするようになっている。図３に氷集積体１１６および１０６として示された氷塊は全て同じ大きさである。図３に示された別の氷集積体１３２はそれらよりも僅かに小さい。この特性は、楔形部分１１４の図示のような形状、位置および配置方向により得られる。
【００１６】
氷遮蔽装置は図８に示すようにキー１３６を有し、キー１３６は、図３に示されるように変更した検知装置１１０のキー溝１３８にはめられる。これらのキーは、氷遮蔽装置を支持するのに役立つと共に、図１に示す空気の流れ（１０４）により楔形部分に生じる傾向のあるねじりモーメントを防止し拘束するのに役立つ。
【００１７】
図１０は、図４に破線で示し且つ図８にも示したように氷遮蔽装置内に装着されたゴム緩衝体１３４を示す。ゴム緩衝体１３４は氷遮蔽装置に固着されていて、図３のセンサ１００が図３の氷遮蔽装置１１２内に挿入されるときに圧縮される。この圧縮は、センサ１００に対する氷遮蔽装置１１２の全体の振動振幅をを低減するように作用する。この圧縮はまたキー溝１３８に対してキー１３６に予荷重を加えて、相対運動および磨耗の可能性を低減する。
【００１８】
氷遮蔽装置１１２をセンサ１００と共に圧縮機ケース１０２に取り付けた状態が図４に示されている。上側ゴム・パッド１４０および下側ゴム・パッド１４２が氷遮蔽装置１１２に化学的に固着され、且つ金属のスペーサ１４４が下側ゴム・パッド１４２に固着されて、１つのアセンブリが形成される。金属の座金１４６が４つのボルト１４８に１つずつ設けられ、これらの座金１４６は氷遮蔽装置１１２に固着されていず、浮動し又は動けるように配置されている。上側ゴム・パッド１４０は下側ゴム・パッド１４２の孔よりも小さな孔を有し、座金１４６を収容または捕捉して、それらが最終の完成した氷遮蔽装置アセンブリの一部として保持されるようにする。
【００１９】
氷遮蔽装置１１２をエンジンに取り付けるためには、先ず氷遮蔽装置１１２が圧縮機ケース１０２を通るように挿入される。次いで、センサ１００が氷遮蔽装置１１２に対して挿入され、そして保持手段、例えばボルト１４８がセンサ１００、座金１４６および金属のスペーサ１４４に挿通されて、圧縮機ケース１０２にねじ込まれる。ボルト１４８を締め付けたとき、ゴム・パッド１４０および１４２が圧縮される。圧縮の量は座金１４６の高さとこれらの座金の上部に形成された段部とにより制御される。センサ１００は最終的に金属のスペーサ１４４上に着座し、スペーサ１４４は圧縮機ケース１０２上に着座する。ゴム・パッド１４０および１４２は振動減衰作用を有し、座金１４６およびスペーサ１４４はセンサを圧縮機ケースにクランプするのに役立つ。このクランプは金属対金属のクランプになり、従ってねじ（１４８）が抜け出すのを防止する。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様を図示し説明したが、この様な実施態様は例として示されたものであることは明らかであろう。。当業者には本発明の範囲内で種々の変形、変更および置換をなし得よう。例えば、氷遮蔽装置は分離可能な部材および取付けフランジ支持体を含むように設計することが出来る。更に、楔形部分が氷集積のための明確な別々の場所を提供して、センサのみの場合に比べて一層小さな氷塊を生じる限り、１つ以上の楔形部分のスタイル、大きさ（寸法）および形状を変更することが出来る。従って、本発明は特許請求の範囲に記載の精神および範囲によって定められるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮機ケースに取り付けられた従来の圧縮機間温度及び圧力センサの側面図である。
【図２】典型的な横方向の氷の形成を例示する、図１の線２−２に沿って取った簡略断面図である。
【図３】本発明による好ましい実施態様の氷遮蔽装置を取付けた図１のセンサの側面図である。
【図４】図３の氷遮蔽装置の側面図である。
【図５】図３の氷遮蔽装置の正面図である。
【図６】図３の氷遮蔽装置の末端から見た平面図である。
【図７】図４の線７−７に沿って取った（背景なしの）断面図である。
【図８】図４の線８−８に沿って取った（背景なしの）断面図である。
【図９】図４の線９−９に沿って取った（背景なしの）断面図である。
【図１０】図８の線１０−１０に沿って取った断面図である。
【図１１】本発明による振動減衰取付けアセンブリに使用される金属スペーサ板の底面図である。
【図１２】振動減衰取付けアセンブリに使用される第１のゴム・パッドの底面図である。
【図１３】振動減衰取付けアセンブリに使用される第２のゴム・パッドの底面図である。
【図１４】振動減衰取付けアセンブリに関連して設けられた一対のボルトを示す断面図である。
【符号の説明】
１００    温度及び圧力センサ
１０２    圧縮機ケース
１０６、１１６、１３２    氷集積体
１１０    複合検知装置
１１２    氷遮蔽装置
１１４    楔形部分
１１８    側面
１２０、１２２、１２６    先端
１２４    湾曲した面
１２８    側面
１３４    ゴム緩衝体
１３６    キー
１３８    キー溝
１４０    上側ゴム・パッド
１４２    下側ゴム・パッド
１４４    スペーサ
１４６    座金
１４８    ボルト
【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】
0004072223.tif 000014
【図１４】
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