(57)【要約】  ガスタービンエンジンのための可変式収束発散ノズルは、エンジンの長手方向軸線に沿って後方に延び、最大半径セクションを有する中心本体を含む。内側シュラウドは中心本体を囲み、中心本体と協働してノズルのスロートを定める。外側シュラウドは内側シュラウドを囲み、中心本体と協働してノズルの出口領域を定める。両方のシュラウドは、独立して平行移動して、ノズルスロート面積及びノズル膨張比の独立した制御を可能にする。内側シュラウドの付加的な作動により、スロート面積Ａ８は、中心本体の最大前方位置に配置され、この最大前方シュラウド配置は、最大半径セクション上からさらに前方にある。さらに、ノズルは、シュラウドに対する中心本体３２の独立した平行移動手段を備える。【選択図】      図１
2016520176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを通る流体流を制御する方法であって、
長手方向軸線に沿って後方に延び、残部に対する最大半径セクションを含む中心本体を準備する段階と、
前記中心本体を囲み、外面及び内面を有し、前記内面が残部に対して縮径された直径の少なくとも１つの中間セクションを含む内側シュラウドを準備する段階と、
前記内側シュラウドを囲み、前方端部、後方端部、及び該前方端部から該後方端部まで延びる内面を有する外側シュラウドを準備する段階と、
前記内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に、前記中心本体に対して前方向及び後方向に平行移動させる手段を準備する段階であって、前記中心本体及び前記内側シュラウドは、集合的に前記ノズルのスロート面積（Ａ８）を定め、前記外側シュラウド及び前記中心本体は、集合的に前記ノズルの出口面積（Ａ９）を定める段階と、
前記内側シュラウド及び前記外側シュラウドを選択的に平行移動させて前記スロート面積（Ａ８）を変更する段階と、
前記外側シュラウドを選択的に平行移動させて前記スロート面積に対する前記出口面積の比（Ａ９／Ａ８）を変更する段階と
を含み、
前記内側シュラウドは、前方位置と後方位置との間を移動可能であり、前記内側シュラウドの付加的な作動は、前記スロート面積（Ａ８）を前記中心本体の最大前方位置に配置することになり、前記最大前方シュラウド配置は、前記最大半径セクション上よりもさらに前方であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記スロート面積（Ａ８）は、前記内側シュラウドが前記後方位置にある場合に最小サイズであり、前記スロート面積（Ａ８）は、収束−発散ノズルに関して、前記内側シュラウドが前記前方位置にある場合に最大サイズであり、さらに収束ノズルに関して、前記内側シュラウドが最大前方位置にある場合に最大サイズである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シュラウドに対して前記中心本体を独立して平行移動させる段階をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
長手方向軸線を有するガスタービンエンジンのためのノズルであって、
長手方向軸線に沿って後方に延び、残部に対する最大半径セクションであるスロートを含む中心本体と、
前記中心本体を囲み、外面及び内面を有し、前記内面が残部に対して縮径された直径の少なくとも１つの中間セクションを含み、前記長手方向軸線に沿って前記中心本体に対して前方向及び後方向に選択的に移動可能な内側シュラウドと、
前記内側シュラウドを囲み、前方端部、後方端部、及び該前方端部から該後方端部まで延びる内面を有し、前記中心本体に対して前方向及び後方向に選択的に移動可能な外側シュラウドと、
前記内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に、前記中心本体に対して前方向及び後方向に平行移動させる手段と、
を備え、
前記中心本体、前記内側シュラウドの前記内面、及び前記外側シュラウドの前記内面は、集合的に前記ノズルを通る流体流経路を定めることを特徴とするノズル。
【請求項５】
前記中心本体は、前記最大半径セクションの前方に位置し、前方向にいくにつれて小さな直径になる前方セクションと、前記最大半径セクションの後方に位置し、後方向にいくにつれて小さな直径になる後方セクションとを備える、請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
前記シュラウドに対して前記中心本体を独立して平行移動させる手段をさらに含む、請求項５に記載のノズル。
【請求項７】
長手方向軸線を有するガスタービンエンジンであって、
前記ガスタービンエンジンはノズルを備え、該ノズルは、
中心本体と、
外面及び内面を有し、該内面が残部に対して縮径された直径の中間セクションを含み、前記長手方向軸線に沿って前記中心本体に対して前方位置と後方位置との間で選択的に移動可能な、環状内側シュラウドと、
外面及び内面を有し、前記中心本体に対して前方位置と後方位置との間で選択的に移動可能な外側シュラウドと、
前記内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に平行移動させる手段と
を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記内側シュラウドは、前方位置と後方位置との間で移動可能であり、前記内側シュラウドの付加的な作動は、前記スロート面積（Ａ８）を前記中心本体の最大前方位置に配置することになり、前記最大前方シュラウド配置は、前記最大半径セクション上よりもさらに前方である、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記外側シュラウドの前記内面は、その前方端部から後方端部まで実質的に一定の断面積を定める、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記外側シュラウドの前記内面は、アーチ形断面形状を有し、前記内面の前方端部及び後方端部での直径は、前記前方端部と前記後方端部との間での前記内面の直径よりも小さい、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記外側シュラウドの前記内面に沿ってほぼ後方に移動する補助流体流を注入するための手段をさらに備える、請求項４に記載の長手方向軸線を有するガスタービンのノズル。
【請求項１２】
前記中心本体、前記内側シュラウド、及び前記外側シュラウドは、前記エンジンの前記長手方向軸線の周りの回転体である、請求項４に記載のノズル。
【請求項１３】
前記中心本体、前記内側シュラウド、及び前記外側シュラウドは、断面が長円形である、請求項４に記載のノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ガスタービンエンジン用ノズルに関し、より具体的には、収束ノズル、発散ノズル、又は収束−発散ノズルとして機能する可変式ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変形態は、ガスタービンエンジン用の排気システムが広範な圧力比（すなわち、ノズルスロート圧力／周囲圧力、又はＰ８／Ｐａｍｂ）で作動する場合に必要であり、ノズルスロート面積（Ａ８）は、エンジンサイクルの要求を満たすように調整する必要がある。加えて、ノズル面積比（Ａ９／Ａ８）は、種々の動作点で良好な性能を達成するように調整する必要がある。
【０００３】
歴史的に、Ａ８に関する広範な値が一部の飛行条件で性能低下をもたらしている。対照的に、本実施形態の一部の態様によれば、全ての飛行条件で優れた性能を維持しながらＡ８に関する広範な可変性がもたらされる。従来の排気ノズルは、一般に商用亜音速エンジンに適用されている固定式排気システムと、さらに一部はアフターバーナを用いる超音速軍用航空エンジンに適用されている可変式排気ノズルを含む。
【０００４】
固定式ノズルは、運動学的にその形態を変更しないので、広範なノズル圧力比（Ｐ８／Ｐａｍｂ）で効率的に作動しない。
【０００５】
従来の可変式排気ノズルは、スロート面積Ａ８及び面積比の制御が一般にＡ９／Ａ８比をＡ８に「リンクする」ことで達成されることを伴い、運動学的にリンクされた面積比スケ−ジュールをもたらす。例えば、一部のノズルは、Ａ８のためのバルブを構築する収束流経路を形作るために、円周方向に一連の重複したフラップ及びシール、フラップ及びシール構造体を利用している。類似の重複するフラップ及びシールのセットは、収束フラップ及びシールの後端に結合されてノズルの発散部を定め、結果的にノズルの出口面積Ａ９を規定する。また、発散フラップは、運動学的部材（例えば圧縮リンク）によってダクト等のエンジン排気システムの相対的に静止した部品に対して運動学的に連結される。結果として得られる、ダクト、収束フラップ、発散フラップ、及び圧縮リンクの四棒リンク機構は、ノズルスロート面積Ａ８に対するノズル出口面積Ａ９の運動学的関係を定め、結果的にＡ８の関数としてＡ９／Ａ８面積比スケジュールを定める。一般に、これはＡ８の増大に従って大きくなるＡ９／Ａ８スケジュールをもたらす。重複するフラップ及びシール構造体により、漏れ経路が生じる場合があり、作動効率が低下する。加えて、また必要とする多数の部品により、コスト、重量及び保守作業が増加しかつ信頼性が低下する。さらに、多くのエンジンサイクルにおいて、スケジュールしたＡ９／Ａ８比率対Ａ８の関係が、エンジンサイクル要求に最適には適合しなくなり。結果的に、特定の主要作動点においてピークノズル性能が得られないことになる。
【０００６】
従来、ノズルスロートは常に中心本体の最大半径にある必要があるので、何らかのＡ８値の差異は、内側シュラウドの最小半径と最大半径との間の差によって対応する必要があった。対照的に、本実施形態では、シュラウドの追加の移動が可能であり、中心本体とシュラウドの相対位置のさらなる変動が可能となる。
【０００７】
独立したＡ９及びＡ８制御を可能にする従来技術の重複するフラップ及びシールノズルの試行にも関わらず、従来技術のノズルは、依然として非常に複雑でありシールが困難という欠点がある。
【０００８】
他の従来技術の排気システムが試行されており、これはある程度のＡ８変動を可能にする、平行移動式輪郭付きシュラウド及び固定式内部プラグの有効な配置を得るためのものである。このようなシステムは、各Ａ８に対して固有のＡ９／Ａ８が存在する「スケジュールされた」Ａ９／Ａ８特性をもたらす。さらに、平行移動式シュラウド設計は、重複するフラップ及びシールノズルよりも非常に単純であり、漏れ経路が少なく、非常に軽量である。しかしながら、エンジンサイクルが所定のノズルスロート面積Ａ８において２つの大幅に異なるノズル圧力比を要求する、例えば、限定されるものではないが、１つの飛行条件においてＰ８／Ｐａｍｂ＝２．５であり、別の飛行条件でＰ８／Ｐａｍｂ＝２０．０であるシステムに関して、両方の条件はほぼ同じＡ８値を維持するが、このシステムのノズルでは、両方の条件での作動に関して所望の性能を可能にする幾何学的形状を得ることができないはずである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，１７４，７０４号
【発明の概要】
【００１０】
従って、単純で堅牢な構造体を使用して、スロート面積Ａ８及び面積比Ａ９／Ａ８の独立制御を可能にすると共に、従来のノズルを超える平行移動量を可能にする排気ノズルに対するニーズがある。
【００１１】
上記で概説した特徴の全ては、単に例証として理解すべきであり、本発明のより多くの特徴及び対象物が、本明細書の開示から得ることができる。従って、この発明の概要の非限定的な解釈は、本明細書、これと共に含まれる図面全体をより詳細に読むことなく理解されるはずである。
【００１２】
前記のニーズは、本実施形態によって満たされ、１つの態様では長手方向軸線を有するガスタービンエンジンのためのノズルが提供され、このノズルは、長手方向軸線に沿って後方に延び、残部に対して大きな直径のスロートセクションを含む中心本体と；中心本体を囲み、外面及び内面を有し、内面が残部に対して縮径された直径の少なくとも１つの中間セクションを含み、長手方向軸線に沿って中心本体に対して前方向及び後方向に選択的に移動可能な内側シュラウドと；内側シュラウドを囲み、前方端部、後方端部、及び該前方端部から該後方端部まで延びる内面を有し、中心本体に対して前方向及び後方向に選択的に移動可能な外側シュラウドと、を備える。内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に、中心本体に対して前方向及び後方向に平行移動させる手段が設けられる。代替例は、中心本体を選択的に平行移動させることを可能にする。実施形態は、中心本体、内側シュラウドの内面、及び外側シュラウドの内面の互いに対する相対位置が、集合的かつ一緒にノズルを通る流体流経路を定めることを提示する。
【００１３】
他の実施形態では、長手方向軸線を有するガスタービンエンジンは、中心本体と；外面及び内面を有し、該内面が残部に対して縮径された直径の中間セクションを含み、長手方向軸線に沿って中心本体に対して前方位置と後方位置との間で選択的に移動可能な、環状内側シュラウドと；外面及び内面を有し、中心本体に対して前方位置と後方位置との間で選択的に移動可能な外側シュラウドと；内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に平行移動させる手段とを備える。
【００１４】
他の実施形態では、ノズルを通る流体流を制御する方法であって、長手方向軸線に沿って後方に延び、残部に対する最大半径セクションを含む中心本体を準備する段階と、中心本体を囲み、外面及び内面を有し、内面が残部に対して縮径された直径の少なくとも１つの中間セクションを含む内側シュラウドを準備する段階と、内側シュラウドを囲み、前方端部、後方端部、及び該前方端部から該後方端部まで延びる内面を有する外側シュラウドを準備する段階と、を含む。
【００１５】
内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に、中心本体に対して前方向及び後方向に平行移動させる手段を準備し、中心本体及び内側シュラウドは、集合的にノズルのスロート面積（Ａ８）を定め、外側シュラウド及び中心本体は、集合的にノズルの出口面積（Ａ９）を定める。内側シュラウドを選択的に平行移動させて前記スロート面積（Ａ８）を変更し、外側シュラウドを選択的に平行移動させてスロート面積に対する前記出口面積の比（Ａ９／Ａ８）を変更する。代替例は、Ａ８の大きな値を生じるために、外側シュラウドを内側シュラウドに対して完全に後退させることができる。実施形態は、内側シュラウド及び外側シュラウドを、独立して選択的に中心本体に対して前方向及び後方向に平行移動させることは、平行移動範囲内の他のシュラウドに対するいずれかの位置に関係なく、平行移動範囲内の一方のシュラウドのいずれかの位置に関しては制限なしに中心本体に対してのみ選択された平行移動を行うことを含む、ことを提示する。別の代替例は、前述のように、さらに中心本体をシュラウドに対して独立して選択的に平行移動させることを可能にする。
【００１６】
本発明の上述した及び他の特徴及び利点、並びにこれらを実現する方法は、添付図面と共に以下の実施形態の説明を参照することによって明らかになり、ノズル特徴部がより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ガスタービンエンジンの概略側断面図。
【図２】本実施形態に従って構成され、ある作動配置にあるノズル組立体の部分断面図。
【図３】別の作動配置にある図２のノズル組立体の図。
【図４】さらに別の作動配置にある図２のノズル組立体の図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、その１つ又はそれ以上の実施例が図面に例示されている提示された実施形態について詳細に説明する。各実施例は、説明の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。本実施形態は、例えば、航空用、発電用、工業用、又は船舶用といったガスタービンエンジンに適用され、燃焼器は燃料を燃焼させ、航空機での運用では超音速飛行領域が意図されている。本明細書の実施形態は、既存のリニアアクチュエータの使用を含む最新のプラグノズルノズルを利用する。この実施形態は、全ての飛行条件にわたってノズル性能をさらに最適化することができる。
【００１９】
本実施形態は、超音速航空機用エンジンに関する。詳細には、超音速飛行での作動が意図されたエンジンは、作動サイクルの要件に適合して、広範なノズル圧力比（Ｐ８／Ｐａｍｂ）（Ｐ８はノズルスロートで測定した圧力を指し、Ｐａｍｂは周囲圧力を指す）で良好な性能を維持するために、ノズルスロート面積（Ａ８）（面積に関連する寸法単位は、一般に少なくともｍ２、ｉｎ２、又はｆｔ２のグループから選択される）、ノズル出口面積（Ａ９）、及び面積比（Ａ９／Ａ８）（寸法値）の大きな可変性を必要とする。明確にするために、当業者は用語「膨張比」を類似の意味で使用するが、本明細書に記載する面積比Ａ９／Ａ８は、本実施形態全体に関して教示及び適用された用語であることを理解されたい。
【００２０】
実施形態では、内側ノズルシュラウドに対して一層の平行移動が可能なので、ノズルは大きなＡ８値の「収束のみ」モードで作動でき、この場合、ノズル圧力比Ｐ８／Ｐａｍｂは概して小さい。もしくは、ノズルは、小さなＡ８値の「収束−発散」形状を維持することができ、性能目標を実現するために、面積比Ａ９／Ａ８の大きな値を反映するように、十分な膨張を必要とする関連の飛行条件に関して圧力比Ｐ８／Ｐａｍｂは概して大きい。
【００２１】
詳細には、スロートを中心本体の前方部分に設置することを可能にすることで、内側シュラウドの最大半径を従来設計よりも小さくすることができる。この新規な手法により従来設計よりも小型にできる。この新規な手法は、低い圧力比での過膨張を防ぎ、推力、効率、及び騒音といったエンジン性能指標を改善する。
【００２２】
各実施形態は全てのエンジン構成に適用可能であるが、スロート面積Ａ８に関して大きな値域を必要とするサイクルを有するエンジンは、これらの実施形態を実装して良好な性能を実現することになる。
【００２３】
米国特許第７，１７４，７０４号を参照すると、本明細書の代替例は、所定の作動モードを設定するために、シュラウド（本明細書の各図で参照番号３４及び３６で示されたシュラウドに類似した構造体）に対する追加的な作動範囲を付与することで、その教示の可能性を広げるものであり、各実施形態は、収束だけの可変式の出口面積Ａ９で作動するノズルを含む。
【００２４】
種々の図全体を通して同一の参照符号が同じ要素を表す図面を参照すると、図１は、全体が１０で示された代表的なガスタービンエンジンを示す。エンジン１０は、各図において長手方向中心線すなわち軸線Ａと、この軸線Ａの周りで同心に軸線Ａに沿って同軸に配置された環状の外側固定ケーシング１２とを有する。エンジン１０は、直列流れ関係で配置されたファン１４、圧縮機１６、燃焼器１８、高圧タービン２０及び低圧タービン２２を有する。作動時、圧縮機１６からの加圧空気は、燃焼器１８内で燃料と混合されて点火されて、それによって燃焼ガスを発生する。一部の仕事量が高圧タービン２０によってこれらのガスから取り出され、高圧タービン２０は、外側軸２４を介して圧縮機１６を駆動する。次に、燃焼ガスは、低圧タービン２２内に流入し、低圧タービンは、内側軸２６を介してファン１４を駆動する。航空機の加速度、操作性又は速度を高める必要がある場合にエンジン１０の推力を増大させるために、アフターバーナ２８又はオーグメンタを随意選択的に設けることができる。
【００２５】
エンジン１０は、本発明によって構成したノズル３０を含む。ノズル３０の基本構成部品は、中心本体３２、内側シュラウド３４、及び外側シュラウド３６である。中心本体３２は、エンジン１０の長手方向軸線Ａに沿って中心を置き、後方方向に延びる。中心本体３２は順次に、小さい直径のテーパ状の前方セクション３２ａと、大きい直径のスロートセクション３２ｂと、直径がテーパ状になって後方向きの円錐形状を形成した後方セクション３２ｃとを含む。中心本体３２は、限定されるものではないが、例えば、耐熱性金属合金、セラミックマトリックス複合材料、又は環境に適した他の材料のような適切な材料で形成される。
【００２６】
各実施形態は、ノズル３０の構成が必要に応じて選択可能であることを提示し、シュラウド３４、３６及び中心本体３２は、それぞれの平行移動範囲内で任意の配列で配置され、それによって前方から後方へのノズル３０を通る流体流経路を定める。代替例は、シュラウド３４、３６に対する中心本体３２の独立した平行移動を含む。
【００２７】
例えば、限定されるものではないが、図２は、超音速（Ｍ＞１）巡航飛行条件で作動するように構成されたノズル３０を示す。図２の片側断面図はノズル３０を詳細に示す。図２の例示的な実施例において、中心本体３２は、中空であり、内側セクション４０を囲む外側セクション３８を含み、これら両セクションは協働してプレナム４２を形成する。プレナム４２の前端部は、例えば圧縮機ブリード空気又はファンバイパス空気のような加圧空気源（図示せず）と流れ連通状態になっている。プレナム４２の後端部は、出口スロット４４で終端しており、この出口スロットにより、プレナム４２からの加圧空気を境界層の制御又は冷却のために中心本体３２の表面に沿って導くことが可能になる。
【００２８】
図２をさらに詳細に参照すると、内側シュラウド３４は、中心本体３２を囲む。例示した実施例では、中心本体３２及び内側シュラウド３４は回転体であるが、他の実施形態では、二次元の長円形又は多角形形状である。内側シュラウド３４は、前方端部４６、後方端部４８、内面５０、及び外面５２を有する。内面５０は、中心本体３２に面している。内面５０は、順番に、前方円筒形セクション５０ａ、小さい直径の中間セクション５０ｂ、及びテーパ状の後方セクション５０ｃを含む。外面５２は、その長さに沿って円筒形又はそれ以外の一定断面の形状である。内側シュラウド３４は、例えば公知の耐熱性金属合金、セラミックマトリックス複合材料、又は環境に適した他の材料のような適切な材料で構成され、また代替例では、単一の一体部品として一体形成される。複数の構成要素を組み立てることで形成される内側シュラウドの実施形態に関して、各構成要素は相対的に移動する必要がないので、何らかの構成要素間の間隙は確実にシールされる。内側シュラウド３４は、例えば油圧式ピストン−シリンダ組立体のような公知の形式の１つ又はそれ以上の内側シュラウド作動装置５４に接続され、これらの内側シュラウド作動装置５４は、エンジン１０の比較的静止した部分に対して固定される。内側シュラウド作動装置５４により、内側シュラウド３４をエンジン１０の長手方向軸線Ａと平行に選択的に平行移動させることが可能になる。
【００２９】
外側シュラウド３６は、内側シュラウド３４を囲む。例示した実施例では、外側シュラウド３６は回転体であるが、他の実施形態では、二次元の長円形又は多角形形状である。外側シュラウド３６は、前方端部５６、後方端部５８、内面６０、及び外面６２を有する。内面６０は、中心本体３２に面している。内面６０は、その長さに沿ってほぼ円筒形又は一定断面積のそれ以外の形状である。外面６２は、外部空気流に曝すことができ、例えばドラグ最少化のような関連した設計要件に適合するように形作られた輪郭を有する。外側シュラウド３６は、例えば公知の耐熱性金属合金、セラミックマトリックス複合材料、又は環境に適した他の材料のような適切な材料で構成され、また代替例では、単一の一体部品として一体形成される。複数の構成要素を組み立てることで形成される外側シュラウドの実施形態に関して、各構成要素は相対的に移動する必要がないので、何らかの構成要素間の間隙は確実にシールされる。外側シュラウド３６は、例えば油圧式ピストン−シリンダ組立体のような公知の形式の１つ又はそれ以上の外側シュラウド作動装置６４に接続され、これらの外側シュラウド作動装置６４は、エンジン１０の比較的静止した部分に対して固定される。外側シュラウド作動装置６４により、外側シュラウド３６を選択された経路に沿って選択的に平行移動させることが可能になり、代替例は、エンジン１０の長手方向軸線Ａと平行に平行移動する外側シュラウド作動装置を含む。
【００３０】
内側及び外側シュラウド３４及び３６の内面５０及び６０は、それぞれ中心本体３２の表面と協働してノズル３０を通る環状のガス流路「Ｆ」を形成する。流路「Ｆ」が最少ノズルスロート面積Ａ８を有するように示されたノズル３０のスロート「Ｔ」は、内側シュラウド３４の内面５０の中間セクション５０ｂと中心本体３２の最大スロートセクション３２ｂとの間に位置する。出口面積、すなわちより正確にはＡ９ｉで表した内部出口面積は、外側シュラウドの後方端部５８と同一平面内において外側シュラウド３６と中心本体との間に位置する。
【００３１】
作動時、内側及び外側シュラウド３４及び３６を独立して平行移動させることにより、必要に応じてスロート面積Ａ８又はノズル面積比Ａ９ｉ／Ａ８を変更する。さらに図２を参照すると、内側シュラウド３４は、その内面５０の中間セクション５０ｂが中心本体のスロートセクション３２ｂと同一平面内になった長手方向位置に配置されて、最小ノズルスロート面積Ａ８をもたらす。外側シュラウド３６は、その後方移動限界付近の長手方向位置に配置されて、大きなノズル面積比Ａ９ｉ／Ａ８をもたらす。
【００３２】
図３は、離陸又は亜音速巡航条件で作動するように構成されたノズル３０を示す。内側シュラウド３４は、その内面５０の中間セクション５０ｂが中心本体３２の最大直径セクション３２ｂの前方に移動した前方長手方向位置に配置されて、収束−発散構成における最大ノズルスロート面積Ａ８をもたらす。外側シュラウド３６は、内側シュラウド３４に対してその前方移動限界付近の長手方向位置に配置されて、ほぼ単一の値のノズル面積比Ａ９ｉ／Ａ８をもたらす。
【００３３】
さらに図３を参照すると、例えば、限定されるものではないが、複数の置き換え可能な実施形態も１つでは、ノズル３０のスロートは、中心本体３２と内側シュラウド３４との間の最小流れ面積によって定められる。各実施形態は、スロートが中心本体３２に対する内側シュラウド３４及び外側シュラウド３６の相対位置に基づいて形成されることを提示する。図２に示す構成に関して、内側シュラウド３４は後方位置に配置され、スロートは中心本体３２の最大半径点と内側シュラウド３４の最小半径点との間に形成される。本構成では、ノズル３０の発散セクションが存在する。中間配置（図３参照）において、スロートは、中心本体３２の最大半径点と内側シュラウド３４の後方端との間に位置する。この中間配置では、ノズル３０の発散セクションは存在しない。スロートが形成される最小流れ領域は、同様に最大後方内部領域である。
【００３４】
前述の実施例を検討すると、ノズル３０の構成は、必要に応じて選択可能であり、シュラウド３４、３６及び中心本体３２は、それぞれの平行移動範囲内で任意の配列で配置され、それによってノズル３０を通る流体流経路を定める。他の亜音速巡航飛行条件は、シュラウド３４、３６及び中心本体３２を図２及び図３に示す各構成の間の範囲のどこかに配置させるように構成されたノズル３０を提供する。
【００３５】
図４は、低速、低出力飛行条件で作動するように構成されたノズル３０を示す。図４の構成は、「カットバック」、「側方」、又は「着陸進入」飛行条件に関して騒音測定が行われる運用に関連することができる。図４の実施例に示すように、スロートは、内側シュラウド３４の先端と中心本体３２の前方傾斜部との間に形成される。ノズルスロート面積Ａ８の値は、本構成では最大である。本実施例では、出口面積Ａ９は、外側シュラウド５８の後方端部と中心本体３２の最大半径セクション３２ｂとの間に定められる。これは小さな圧力比での過膨張を防ぎ、推力、効率、及び騒音といった性能指標を改善することにつながる。これは、全ての飛行条件でノズル性能をさらに改善する能力をもたらす。
【００３６】
内側及び外側シュラウド３４及び３６を独立して平行移動させることは、必要に応じて、例えば、限定されるものではないが、内側及び外側シュラウド作動装置５４及び６４に対する手動入力によって制御することができる。代替例は、異なるエンジン１０の作動構成及び飛行条件におけるシュラウド３４、３６の位置は、例えばエンジン圧力比、圧縮機入口温度、ファン速度、自由ストリームマッハ数などのような幾つかのエンジン作動パラメータの関数としてスケジュールすることもできることを提示する。これらのパラメータは、例えばフル・オーソリティ・デジタル電子制御装置（ＦＡＤＥＣ）（明確にするために各図には示さず）のような公知の形式の制御装置に送信することができ、この電子制御装置は、選択されたパラメータに関する計算値を、それぞれ内側及び外側シュラウド３４、３６の内側及び外側シュラウド作動装置５４、６４に対して送信される位置指令に変換する。中心本体３２を独立して平行させる実施形態に関して、中心本体３２の平行移動手段の制御は、限定されるものではないが、前記の少なくとも１つの実施例から選択される。
【００３７】
請求項並びに上述の明細書において、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「包含する」、「伴う」、「保持する」、「〜から構成される」などの全ての移行句は、オープンエンドであり、すなわちこれらを含むが限定されないことを意味するものと理解すべきである。「〜からなる」、「〜から基本的になる」という移行句のみが、それぞれクローズド又はセミクローズドの移行句とすべきである。
【００３８】
本明細書は、好適な形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本開示の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起され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、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００３９】
当業者であれば、本出願の原理に従って、記載される種々の実施形態の態様、並びに当該態様の他の均等物を融合及び適合させて別の実施形態及び技術を構築することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ガスタービンエンジン
３０  ノズル
３２  中心本体
３２ａ  前方セクション
３２ｂ  スロートセクション
３２ｃ  後方セクション
３４  内側シュラウド
３６  外側シュラウド
３８  外側セクション
４０  内側セクション
４２  プレナム
４４  出口スロット
５０  内面
５０ａ  前方セクション
５０ｂ  中間セクション
５０ｃ  後方セクション
５２  外面
５４  内側シュラウド作動装置
６０  内面
６２  外面
６４  外側シュラウド作動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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