JPH07208263A - Exhaust nozzle for supersonic aircraft - Google Patents
Exhaust nozzle for supersonic aircraftInfo
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- JPH07208263A JPH07208263A JP492294A JP492294A JPH07208263A JP H07208263 A JPH07208263 A JP H07208263A JP 492294 A JP492294 A JP 492294A JP 492294 A JP492294 A JP 492294A JP H07208263 A JPH07208263 A JP H07208263A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音速航空機用エンジ
ンに係わり、更に詳しくは、超音速航空機用排気ノズル
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supersonic aircraft engine, and more particularly to a supersonic aircraft exhaust nozzle.
【0002】[0002]
【従来の技術】飛行速度がマッハ1を越える超音速旅客
機( SST:Super Sonic Transporter) では、ジェット
噴流による騒音が従来から問題になっていた。図7
(A)は、フランスで開発されたコンコルド機のエンジ
ン排気ノズルであり、上半分は超音速時、下半分は騒音
低減時を示している。この排気ノズルは、ジェットエン
ジンのアフターバーナ51からの高速ガス流を制御する
1次可変ノズル52と、その高速ガス流に空気を混入し
て後方に噴出する2次可変ノズル53とを備えており、
騒音低減時(離着陸時や亜音速時)には2次可変ノズル
に外気を導入してミキサ54により1次可変ノズルから
の高速ガス流と低速空気とを混合してジェット噴流の速
度を落とし、超音速時には外気の導入を止め、ミキサを
収納してジェット噴流をそのまま噴出するようになって
いた。2. Description of the Related Art In a supersonic passenger aircraft (SST: Super Sonic Transporter) whose flight speed exceeds Mach 1, noise due to jet jet has been a problem. Figure 7
(A) is an engine exhaust nozzle of a Concorde machine developed in France, where the upper half shows supersonic speed and the lower half shows noise reduction. This exhaust nozzle includes a primary variable nozzle 52 that controls the high-speed gas flow from the afterburner 51 of the jet engine, and a secondary variable nozzle 53 that mixes air into the high-speed gas flow and ejects it backward. ,
At the time of noise reduction (during takeoff / landing or at subsonic speed), the outside air is introduced into the secondary variable nozzle, and the mixer 54 mixes the high-speed gas flow and the low-speed air from the primary variable nozzle to reduce the speed of the jet jet. At supersonic speed, the introduction of outside air was stopped, the mixer was housed, and the jet jet was ejected as it was.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
排気ノズルでは、ミキサ54の性能が低く、騒音を十分
低減できない問題点があった。すなわち、従来の排気ノ
ズルでは、簡単なリンク機構でミキサを格納する必要が
あるため、ミキサの形状及び大きさの制約が厳しく、平
板のような性能の低いミキサしか格納できなかった。However, in such a conventional exhaust nozzle, there is a problem that the performance of the mixer 54 is low and noise cannot be sufficiently reduced. That is, in the conventional exhaust nozzle, since it is necessary to store the mixer with a simple link mechanism, there are severe restrictions on the shape and size of the mixer, and only a mixer with low performance such as a flat plate can be stored.
【0004】一方、亜音速機用ジェットエンジンでは、
図7(B)に示すローブ形ミキサ55を備えた排気ノズ
ルが、従来から知られている。このローブ形ミキサは、
コア流とバイパス流の隔壁56が合流部57で円周方向
に交互に入り込んでおり(この部分をペネトレーション
と呼ぶ)、合流部57で円周方向に交互に位置するコア
流とバイパス流が合流するので、ミキシング効率が高い
特徴がある。しかし、かかるローブ形ミキサ55は、全
体が円環状の固定形態であり、かつ大型のため、超音速
時に格納が不可欠なSSTには適用できなかった。On the other hand, in the subsonic jet engine,
An exhaust nozzle provided with a lobe mixer 55 shown in FIG. 7B is conventionally known. This lobe mixer
The partition walls 56 of the core flow and the bypass flow alternately enter in the confluence portion 57 in the circumferential direction (this portion is called penetration), and the core flow and the bypass flow, which are alternately positioned in the circumferential direction in the confluence portion 57, merge. Therefore, there is a feature that mixing efficiency is high. However, since the lobe mixer 55 has a fixed shape of an annular shape as a whole and is large in size, it cannot be applied to an SST in which storage is essential at supersonic speed.
【0005】本発明は上述した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、ミ
キシング効率が高いローブ形ミキサを格納可能に備えた
超音速航空機用排気ノズルを提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、離陸時の騒音低減形態から亜
音速時を経て超音速巡航形態まで円滑に移行できる超音
速航空機用排気ノズルを提供することにある。更に、本
発明の別の目的は、着陸時に騒音低減形態から逆噴射
(リバース)形態に短時間に円滑に移行できる超音速航
空機用排気ノズルを提供することにある。The present invention was created to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an exhaust nozzle for a supersonic aircraft, which is capable of storing a lobe mixer having high mixing efficiency. Another object of the present invention is to provide an exhaust nozzle for a supersonic aircraft that can smoothly shift from a noise reduction mode at takeoff to a supersonic cruise mode after a subsonic time. Furthermore, another object of the present invention is to provide an exhaust nozzle for a supersonic aircraft that can smoothly shift from a noise reduction mode to a reverse injection mode in a short time when landing.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直線状
に展開したローブ形ミキサを備えた断面形状が一定の2
次元排気ノズルであり、騒音低減時に外気を導入し、ミ
キサによりコアエンジンの高速ガス流と外気を混合して
ジェット噴流の速度を低減し、かつ超音速巡航時に外気
の導入を止め、ミキサを高速ガス流の外側に格納するこ
とを特徴とする超音速航空機用排気ノズルが提供され
る。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a linear cross-section of a lobe mixer having a constant cross section is provided.
Dimensional exhaust nozzle that introduces outside air when noise is reduced, mixes the high-speed gas flow of the core engine with outside air to reduce the jet jet speed, and stops the introduction of outside air during supersonic cruise to speed up the mixer. An exhaust nozzle for a supersonic aircraft is provided which is characterized by being stored outside the gas stream.
【0007】本発明の好ましい実施例によれば、コアエ
ンジンの後方に連結され、円形から矩形に変化する断面
形状を有するトランジションダクトと、コアエンジンの
後方両側に垂直に延びた側壁と、コアエンジンの上下部
に位置し、超音速巡航時に外部フラップとして機能し、
騒音低減時に外気を導入するエジェクタインテークラン
プとして機能する一対の第1フラップAと、コアエンジ
ンの後方に位置し、超音速巡行時にコアエンジンからの
高速ガス流を制御するコンバージェントフラップとして
機能する一対の第2フラップBと、第2フラップBの下
流側に位置するミキサMと、を備える。According to a preferred embodiment of the present invention, a transition duct connected to the rear of the core engine and having a cross-sectional shape changing from a circular shape to a rectangular shape, side walls extending vertically on both rear sides of the core engine, and a core engine. Located at the top and bottom of the, functioning as an external flap during supersonic cruise,
A pair of first flaps A that function as ejector intake clamps that introduce outside air during noise reduction, and a pair that are located behind the core engine and that function as a convergent flap that controls the high-speed gas flow from the core engine during supersonic cruise. Second flap B and a mixer M located downstream of the second flap B.
【0008】更に、超音速巡航時にジェット噴流を制御
するダイバージェントフラップとして機能し、騒音低減
時に外気を導入するミキシングダクトとして機能する一
対の第3フラップCと、下流側の外部フラップとして機
能する一対の第4フラップDとを、コアエンジンの後方
に備える。また本発明の実施例によれば、騒音低減形態
において、補助フラップA1とA2が重なって第1フラ
ップAが最も短くなり、かつエンジン軸Zに対して最も
大きい角度をなし、補助フラップA1の下流端が第2フ
ラップBの外側上流端と接して、2つのフラップA1及
びBにより、外気を導入するエジェクタインテークラン
プを形成し、第3フラップCが上死点に位置して、その
内側にミキシングダクトを形成し、ノズルスロートを、
ミキサMのノズル出口部分で形成し、ノズルスロートの
微調整を、第2フラップBの角度調整により行う。更
に、騒音低減形態から亜音速飛行形態へ変化するため、
まず第3フラップCを上死点から下死点側へ移動して、
エンジン軸Zに対する角度を変化させて第3フラップC
をミキサMから遠ざけ、次いでミキサMをトランジショ
ンダクトからの高速ガス流より外側に格納し、更に第1
フラップAを展開してエジェクタインテーク入口を塞
ぐ。Furthermore, a pair of third flaps C that function as divergent flaps that control jet jets during supersonic cruise and that function as mixing ducts that introduce outside air during noise reduction, and a pair of downstream flaps that function as external flaps. And a fourth flap D of No. 4 in the rear of the core engine. Further, according to the embodiment of the present invention, in the noise reduction mode, the auxiliary flaps A1 and A2 overlap each other, the first flap A has the shortest length, and forms the largest angle with respect to the engine axis Z. The end is in contact with the outer upstream end of the second flap B, and the two flaps A1 and B form an ejector intake clamp for introducing the outside air, and the third flap C is located at the top dead center and mixed inside thereof. Forming a duct and a nozzle throat,
It is formed at the nozzle outlet of the mixer M, and fine adjustment of the nozzle throat is performed by adjusting the angle of the second flap B. Furthermore, since it changes from the noise reduction form to the subsonic flight form,
First, move the third flap C from the top dead center to the bottom dead center side,
By changing the angle with respect to the engine axis Z, the third flap C
Away from the mixer M, and then store the mixer M outside the high velocity gas flow from the transition duct, and
Deploy flap A to block the ejector intake entrance.
【0009】また、亜音速飛行形態において、第1フラ
ップAによりエジェクタインテーク入口を閉鎖し、ミキ
サMを第2フラップBと第1フラップAの間に格納し、
ノズルスロートを第2フラップBの下流端で形成し、第
3フラップCを第2回転板22の下死点へ移動してダイ
バージェントフラップを形成し、第4フラップDと第1
フラップAとにより外部フラップを形成する。In the subsonic flight mode, the ejector intake inlet is closed by the first flap A, and the mixer M is stored between the second flap B and the first flap A.
The nozzle throat is formed at the downstream end of the second flap B, the third flap C is moved to the bottom dead center of the second rotating plate 22 to form the divergent flap, and the fourth flap D and the first flap D are formed.
The outer flap is formed by the flap A.
【0010】更に、超音速飛行形態において、機速が亜
音速から超音速へと加速され、ノズル圧力比の上昇とと
もにノズル開口比を高くするために、第3フラップCに
よるダイバージェントフラップ角度を大きくし、コアエ
ンジンの運転状態にあわせて第2フラップBによりスロ
ート面積を変化させ、かつノズル圧力比にあわせて第3
フラップCの角度を変化させる。Further, in supersonic flight mode, the machine speed is accelerated from subsonic speed to supersonic speed, and in order to increase the nozzle opening ratio as the nozzle pressure ratio increases, the divergent flap angle by the third flap C is increased. However, the throat area is changed by the second flap B according to the operating state of the core engine, and the third throat area is changed according to the nozzle pressure ratio.
Change the angle of flap C.
【0011】また、着陸直前に、逆噴射用のガス通路を
確保するため、第1フラップAを全開にし、かつ着陸時
に、第3フラップCによりノズル出口を塞ぎ、これによ
り騒音低減時のエジェクタインテークからジェット噴流
を前方に噴射して逆噴射する。Further, immediately before landing, the first flap A is fully opened in order to secure a gas passage for reverse injection, and at the time of landing, the nozzle outlet is closed by the third flap C, whereby the ejector intake at the time of noise reduction is closed. The jet jet is jetted forward from the jet and the jet is jetted backward.
【0012】[0012]
【作用】上記本発明の構成によれば、超音速航空機用排
気ノズルを、直線状に展開したローブ形ミキサを備えた
断面形状が一定の2次元排気ノズルとすることにより、
ミキシング効率が高いローブ形ミキサを格納可能に備え
ることができ、騒音低減時に外気を導入し、ミキサによ
りコアエンジンの高速ガス流と外気を効率よく混合して
ジェット噴流の速度を低減し、ジェット噴流の排気速度
の8乗に比例する騒音を低減することができる。また、
超音速巡航時に外気の導入を止め、ミキサを高速ガス流
の外側に格納することにより、各フラップを超音速飛行
に最適な配置とすることができる。According to the above configuration of the present invention, the exhaust nozzle for a supersonic aircraft is a two-dimensional exhaust nozzle having a constant cross-sectional shape, which is provided with a linear lobe-shaped mixer.
A lobe-shaped mixer with high mixing efficiency can be stored so that the outside air is introduced when noise is reduced, and the high-speed gas flow of the core engine and the outside air are efficiently mixed by the mixer to reduce the speed of the jet jet. Noise proportional to the eighth power of the exhaust speed can be reduced. Also,
By stopping the introduction of outside air during supersonic cruise and storing the mixer outside the high-speed gas flow, the flaps can be placed in an optimal arrangement for supersonic flight.
【0013】また、騒音低減形態において、第3フラッ
プCを上死点から下死点側へ移動して、エンジン軸Zに
対する角度を変化させて第3フラップCをミキサMから
遠ざけ、次いでミキサMをトランジションダクトからの
高速ガス流より外側に格納し、更に第1フラップAを展
開してエジェクタインテーク入口を塞ぐことにより、亜
音速飛行形態へ移行し、更に機速が亜音速から超音速へ
と加速され、ノズル圧力比の上昇とともにノズル開口比
を高くするために、第3フラップCによるダイバージェ
ントフラップ角度を大きくし、コアエンジンの運転状態
にあわせて第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、かつノズル圧力比にあわせて第3フラップCの角度
を変化させて超音速巡航形態に移行することができる。
これにより、離陸時の騒音低減形態から亜音速時を経て
超音速巡航形態まで円滑に移行できる。Further, in the noise reduction mode, the third flap C is moved from the top dead center to the bottom dead center side to change the angle with respect to the engine axis Z to move the third flap C away from the mixer M, and then the mixer M. Is stored outside the high-speed gas flow from the transition duct, and by further deploying the first flap A to block the ejector intake inlet, transition to subsonic flight mode is performed, and the aircraft speed is changed from subsonic speed to supersonic speed. In order to accelerate and increase the nozzle opening ratio as the nozzle pressure ratio increases, the divergent flap angle by the third flap C is increased, and the throat area is changed by the second flap B in accordance with the operating state of the core engine. Moreover, the angle of the third flap C can be changed according to the nozzle pressure ratio to shift to the supersonic cruise mode.
As a result, it is possible to smoothly shift from the noise reduction mode at takeoff to the supersonic cruise mode after the subsonic time.
【0014】更に、着陸直前に、逆噴射用のガス通路を
確保するため、第1フラップAを全開にし、かつ着陸時
に、第3フラップCによりノズル出口を塞ぐことにより
騒音低減時のエジェクタインテークからジェット噴流を
前方に噴射して逆噴射することができ、着陸時に騒音低
減形態から逆噴射(リバース)形態に短時間に円滑に移
行できる。Further, immediately before landing, the first flap A is fully opened in order to secure a gas passage for reverse injection, and at the time of landing, the nozzle outlet is closed by the third flap C so that the ejector intake at the time of noise reduction can be prevented. It is possible to inject the jet jet forward and inject it backward, and to smoothly transition from the noise reduction mode to the reverse injection (reverse) mode during landing.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
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。図1は本発明による超音
速航空機用排気ノズルの全体断面図である。この図にお
いて上半分は離陸時の騒音低減形態を、下半分は超音速
巡航形態を示している。騒音低減形態では、外気を導入
して高速ガス流に混合しジェット噴流の速度を低減する
ようになっており、超音速巡航形態では、外気の導入が
なく、ミキサは格納され、各フラップが超音速飛行に最
適の配置となっている。以下、騒音低減形態における排
気ノズルをミキサエジェクタノズルと呼ぶ。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are designated by the same reference numerals and used. FIG. 1 is an overall sectional view of an exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to the present invention. In this figure, the upper half shows the noise reduction mode during takeoff and the lower half shows the supersonic cruise mode. In the noise reduction mode, the outside air is introduced and mixed with the high-speed gas flow to reduce the velocity of the jet jet.In the supersonic cruise mode, no outside air is introduced, the mixer is stored, and each flap is super The layout is optimal for sonic flight. Hereinafter, the exhaust nozzle in the noise reduction mode will be referred to as a mixer ejector nozzle.
【0016】図1において、本発明の装置は断面形状が
一定の2次元ノズルであり、コアエンジン16の後方に
連結されたダクト(トランジションダクト18)と、コ
アエンジン16の後方両側に垂直に延びた側壁20と、
コアエンジン16の後方に位置したそれぞれ一対の第1
フラップA、第2フラップB、第3フラップC、第4フ
ラップDと、第2フラップBの下流側に位置するミキサ
Mと、を備えている。コアエンジン16の最後端は円形
であるが、トランジションダクト18の最後端は矩形に
なっている。すなわち、トランジションダクト18は、
円形から矩形に断面形状が変化している。In FIG. 1, the apparatus of the present invention is a two-dimensional nozzle having a constant cross-sectional shape, and extends vertically to the duct (transition duct 18) connected to the rear of the core engine 16 and both sides of the rear of the core engine 16. Side wall 20,
A pair of first members located behind the core engine 16
A flap A, a second flap B, a third flap C, a fourth flap D, and a mixer M located on the downstream side of the second flap B are provided. The rear end of the core engine 16 is circular, while the rear end of the transition duct 18 is rectangular. That is, the transition duct 18 is
The cross-sectional shape has changed from circular to rectangular.
【0017】第1フラップAは、超音速巡航時(図1の
下半分)に外部フラップの一部(上流側)として機能
し、騒音低減時(図1の上半分)に外気を導入するエジ
ェクタインテークランプとして機能する。第1フラップ
Aは補助フラップA1,A2からなり、補助フラップA
1とA2はその境界部に設けられた第3ガイド13によ
り互いにスライド可能に連結されている。補助フラップ
A2は第2回転軸2に回転可能に取り付けられ、この第
2回転軸2は側壁20に設けられた第1ガイド11に沿
って移動可能に設けられている。第1フラップAの全体
(A1及びA2)の駆動は、側壁20内に設けられたア
クチュエータにより第2回転軸2を第1ガイド11に沿
って移動させることによる。かかる機構により、補助フ
ラップA1は、側壁20に設けられた第1回転軸1まわ
りにエンジン軸Zに対して約5°〜23°の角度範囲で
回転することができる。また、エジェクタインテークラ
ンプの角度はこの場合約23°となる。The first flap A functions as a part (upstream side) of the external flap during supersonic cruise (lower half of FIG. 1) and introduces outside air during noise reduction (upper half of FIG. 1). Functions as intake clamp. The first flap A comprises auxiliary flaps A1 and A2, and the auxiliary flap A
1 and A2 are slidably connected to each other by a third guide 13 provided at the boundary thereof. The auxiliary flap A2 is rotatably attached to the second rotary shaft 2, and the second rotary shaft 2 is movably provided along the first guide 11 provided on the side wall 20. The driving of the entire first flap A (A1 and A2) is performed by moving the second rotating shaft 2 along the first guide 11 by the actuator provided in the side wall 20. With such a mechanism, the auxiliary flap A1 can rotate about the first rotation axis 1 provided on the side wall 20 within an angle range of about 5 ° to 23 ° with respect to the engine axis Z. The angle of the ejector intake clamp is about 23 ° in this case.
【0018】第2フラップBは超音速巡行時にコアエン
ジン16からの高速ガス流を制御するコンバージェント
フラップとして機能する。第2フラップBは側壁20の
通路面と面一の第1回転板21に固定されており、第1
回転板21は側壁20内のアクチュエータにより第3回
転軸3まわりに回転することができる。これにより、第
2フラップBをエンジン軸Zに対して12°〜45°の
角度範囲で変化させることができる。The second flap B functions as a convergent flap for controlling the high speed gas flow from the core engine 16 during supersonic cruise. The second flap B is fixed to the first rotary plate 21 that is flush with the passage surface of the side wall 20,
The rotary plate 21 can be rotated around the third rotary shaft 3 by an actuator in the side wall 20. As a result, the second flap B can be changed in the angle range of 12 ° to 45 ° with respect to the engine axis Z.
【0019】ミキサMは、図7(B)に示したローブ形
ミキサ55を直線状に展開したものであり、図1で上下
方向に交互に入り込んだペネトレーションを有する。こ
れにより、騒音低減時(図1の上半分)に外気を導入し
てトランジションダクト18からの高速ガス流に効率よ
く混合しジェット噴流の速度を低減することができる。
このミキサMはその上流端が第2フラップBの下流端と
第4回転軸4により連結されている。また、ミキサMに
設けられた第6回転軸6とリンク24を介して回転リン
グ23上の第5回転軸5と連結されている。回転リング
23は第1回転板21と同一の第3回転軸3まわりに側
壁20内のアクチュエータにより独立して回転できるよ
うになっている。The mixer M is a linear expansion of the lobe-type mixer 55 shown in FIG. 7B, and has penetrations that alternate vertically in FIG. As a result, the outside air can be introduced at the time of noise reduction (the upper half of FIG. 1) to efficiently mix with the high-speed gas flow from the transition duct 18 to reduce the jet jet speed.
The upstream end of the mixer M is connected to the downstream end of the second flap B by the fourth rotating shaft 4. Further, the sixth rotating shaft 6 provided on the mixer M is connected to the fifth rotating shaft 5 on the rotating ring 23 via a link 24. The rotating ring 23 can be independently rotated about the same third rotating shaft 3 as the first rotating plate 21 by an actuator in the side wall 20.
【0020】第3フラップCは超音速巡航時にジェット
噴流を制御するダイバージェントフラップとして機能
し、騒音低減時に外気を導入するミキシングダクトとし
て機能する。第3フラップCは第2回転板22の第7回
転軸7まわりに側壁20内のアクチュエータによりエン
ジン軸に対して0°〜17°の角度範囲で回転できる。
第3フラップCの上流端はエジェクタインテークオーバ
ーハング部の前縁部を構成する。第2回転板22は側壁
20の通路面と面一で、側壁20の第8回転軸8まわり
に側壁20内のアクチュエータにより360°回転可能
である。この第2回転板22が回転することにより、第
7回転軸7が移動する。以下、第2回転板22が回転し
て、第7回転軸7がエンジン軸Zに最も近い位置(図1
の下側)を下始点、最も遠い位置(図1の上側)を上始
点と呼ぶ。The third flap C functions as a divergent flap for controlling the jet jet during supersonic cruise and as a mixing duct for introducing outside air during noise reduction. The third flap C can be rotated about the seventh rotation axis 7 of the second rotation plate 22 by an actuator in the side wall 20 within an angle range of 0 ° to 17 ° with respect to the engine axis.
The upstream end of the third flap C constitutes the front edge of the ejector intake overhang portion. The second rotary plate 22 is flush with the passage surface of the side wall 20 and can be rotated about the eighth rotation axis 8 of the side wall 20 by 360 ° by an actuator in the side wall 20. The rotation of the second rotary plate 22 moves the seventh rotary shaft 7. Hereinafter, the second rotary plate 22 rotates, and the seventh rotary shaft 7 is located closest to the engine shaft Z (see FIG.
The lower side) is called the lower starting point, and the farthest position (the upper side in FIG. 1) is called the upper starting point.
【0021】第4フラップDは下流側の外部フラップで
あり、騒音低減時(図1で上半分)にエンジン軸Zと約
7°の比較的小さいボートテール角を形成する。第4フ
ラップDはその下流端に設けられた第9回転軸9によ
り、第3フラップCの下流部と連結されている。また、
第4フラップDの上流端の第10回転軸10は、側壁2
0に設けられた第2ガイド12に沿って移動する。第4
フラップDのみ直接を動かすアクチュエータはなく、第
2回転板22の回転により第3フラップCが移動する
と、これに連動して第4フラップDが移動するようにな
っている。The fourth flap D is an external flap on the downstream side and forms a relatively small boat tail angle of about 7 ° with the engine axis Z when noise is reduced (upper half in FIG. 1). The fourth flap D is connected to the downstream portion of the third flap C by a ninth rotating shaft 9 provided at the downstream end thereof. Also,
The tenth rotating shaft 10 at the upstream end of the fourth flap D has the side wall 2
It moves along the second guide 12 provided at 0. Fourth
There is no actuator that directly moves only the flap D, and when the third flap C moves due to the rotation of the second rotary plate 22, the fourth flap D moves in conjunction with this.
【0022】上述した各フラップA,B,C,D、ミキ
サM、第1回転板21,第2回転板22、及び回転リン
グ23は、上下が互いに連動し、常にエンジン軸Zに対
して対称に位置するようになっている。更に、第3フラ
ップCの通路側と側壁20の通路側には吸音ライナ25
が張り付けられ、反射音を低減するようになっている。
また、各フラップA,B,C,D、及びミキサMと側壁
20との間、補助フラップA1とナセルの間、第2フラ
ップBとトランジションダクト、第2フラップBとミキ
サMの間にはそれぞれ適当なシール機構が設けられ、ガ
スのリークを最小限に抑えている。The flaps A, B, C, D, the mixer M, the first rotary plate 21, the second rotary plate 22, and the rotary ring 23 described above are linked vertically with each other and are always symmetrical with respect to the engine axis Z. It is located in. Further, the sound absorbing liner 25 is provided on the passage side of the third flap C and the passage side of the side wall 20.
Is attached to reduce reflected sound.
Further, between the flaps A, B, C, D, and the mixer M and the side wall 20, between the auxiliary flap A1 and the nacelle, between the second flap B and the transition duct, and between the second flap B and the mixer M, respectively. Appropriate sealing mechanisms are provided to minimize gas leaks.
【0023】次に離陸から着陸までの、超音速航空機用
排気ノズルの作動を説明する。図2は離陸から亜音速飛
行までの過程を示す図である。この図において、(A)
は離陸時の騒音低減形態(ミキサエジェクタノズル)、
(B)及び(C)は亜音速飛行形態までの中間形態を示
している。図2(A)の騒音低減形態では、第1フラッ
プAは補助フラップA1とA2が重なって最も短くな
り、かつエンジン軸Zに対して最も大きい角度をなして
いる。この時、補助フラップA1の下流端が第2フラッ
プBの外側上流端と接しており、この2つのフラップA
1及びBにより、外気を導入するエジェクタインテーク
ランプを形成している。一方、第3フラップCは上死点
に位置し、その内側にミキシングダクトを形成してい
る。この形態におけるノズルスロートは、ミキサMのノ
ズル出口部分である。またこの形態でのノズルスロート
の微調整は、第2フラップBの角度調整により行われ
る。Next, the operation of the exhaust nozzle for supersonic aircraft from takeoff to landing will be described. FIG. 2 is a diagram showing a process from takeoff to subsonic flight. In this figure, (A)
Is the noise reduction mode during takeoff (mixer ejector nozzle),
(B) and (C) have shown the intermediate form to a subsonic flight form. In the noise reduction mode of FIG. 2A, the first flap A has the shortest length when the auxiliary flaps A1 and A2 overlap each other, and forms the largest angle with respect to the engine axis Z. At this time, the downstream end of the auxiliary flap A1 is in contact with the outer upstream end of the second flap B.
1 and B form an ejector intake clamp for introducing outside air. On the other hand, the third flap C is located at the top dead center and forms a mixing duct inside thereof. The nozzle throat in this form is the nozzle outlet portion of the mixer M. Further, the fine adjustment of the nozzle throat in this form is performed by adjusting the angle of the second flap B.
【0024】図2(B)では、騒音低減形態から亜音速
飛行形態へ移行するため、まず第3フラップCが上死点
から下死点側へ移動して、エンジン軸Zに対する角度を
変化させる。この移動により第3フラップCがミキサM
から遠ざかり、ミキサMを第3フラップCと干渉せずに
外方に回転させることができる。図2(C)では、ミキ
サMがトランジションダクト18からの高速ガス流より
外側、すなわち第2フラップBの外側に格納されてい
る。この図から更に第1フラップAを展開してエジェク
タインテーク入口を塞ぐことにより、図3(A)に示す
亜音速飛行形態となる。In FIG. 2B, in order to shift from the noise reduction mode to the subsonic flight mode, first, the third flap C moves from the top dead center to the bottom dead center to change the angle with respect to the engine axis Z. . This movement causes the third flap C to move to the mixer M.
It is possible to rotate the mixer M away from the third flap C without interfering with the third flap C. In FIG. 2C, the mixer M is stored outside the high-speed gas flow from the transition duct 18, that is, outside the second flap B. From this figure, the first flap A is further expanded to block the ejector intake inlet, and the subsonic flight mode shown in FIG. 3 (A) is obtained.
【0025】図3は亜音速飛行から超音速飛行までの過
程を示す図である。この図において、(A)は亜音速飛
行形態、(B)は超音速飛行形態を示している。図3
(A)の亜音速飛行形態では、第1フラップAが完全に
エジェクタインテーク入口を閉鎖し、ミキサMは第2フ
ラップBと第1フラップAの間に格納されている。ノズ
ルスロートは、第2フラップBの下流端(第4回転軸
4)で形成される。第3フラップCは第2回転板22の
下死点へ移動し、ダイバージェントフラップを形成する
が、亜音速飛行のためダイバージェント角はほぼ0°で
ある。第3フラップCが下死点に移動したため、第4フ
ラップDが展開され、第1フラップAとともに外部フラ
ップを形成している。FIG. 3 is a diagram showing a process from subsonic flight to supersonic flight. In this figure, (A) shows a subsonic flight mode, and (B) shows a supersonic flight mode. Figure 3
In the subsonic flight mode (A), the first flap A completely closes the ejector intake inlet, and the mixer M is housed between the second flap B and the first flap A. The nozzle throat is formed at the downstream end (the fourth rotation shaft 4) of the second flap B. The third flap C moves to the bottom dead center of the second rotary plate 22 and forms a divergent flap, but the divergent angle is almost 0 ° because of subsonic flight. Since the third flap C has moved to the bottom dead center, the fourth flap D is expanded and forms the outer flap together with the first flap A.
【0026】図3(B)の超音速飛行形態では、機速が
亜音速から超音速へと加速されるにつれ、ノズル圧力比
の上昇とともにノズル開口比を高くするために、第3フ
ラップCによるダイバージェントフラップ角度が大きく
なる。超音速飛行時には、コアエンジン16の運転状態
にあわせて第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、ノズル圧力比にあわせて第3フラップCの角度を変
化させる。また、第3フラップCの角度変化に伴い、第
4フラップDの角度も変化する。かかる作動により、2
次元ノズルである超音速航空機用排気ノズルを超音速飛
行に最適の配置とすることができる。なお、この図の超
音速飛行形態はマッハ3以上にも適用することができ、
この超音速巡航形態では、第3フラップCが最も開き、
第4フラップDによるボートテール角は約7°程度の小
さい角度をとることができる。In the supersonic flight mode of FIG. 3B, the third flap C is used to increase the nozzle opening ratio and the nozzle opening ratio as the machine speed is accelerated from subsonic speed to supersonic speed. The divergent flap angle increases. During supersonic flight, the throat area is changed by the second flap B according to the operating state of the core engine 16, and the angle of the third flap C is changed according to the nozzle pressure ratio. Further, as the angle of the third flap C changes, the angle of the fourth flap D also changes. By this operation, 2
An exhaust nozzle for a supersonic aircraft, which is a three-dimensional nozzle, can be optimally arranged for supersonic flight. In addition, the supersonic flight form of this figure can be applied to Mach 3 and above,
In this supersonic cruise mode, the third flap C is the most open,
The boat tail angle of the fourth flap D can be as small as about 7 °.
【0027】図4は超音速飛行から着陸までの過程を示
す図である。この図において、(A)は超音速及び亜音
速の飛行形態、(B)は亜音速飛行から着陸直前の形
態、(C)は逆噴射(リバース)形態を示している。図
4(A)において、機速を超音速から亜音速までの減速
時には、加速上昇時と逆の過程をたどる。ただし、着陸
のためのアプローチ時は可能な限り減速するため、エン
ジンレーティングを下げるので、ファンのサージを防止
するためにノズルスロートは上昇時より開きぎみとな
る。FIG. 4 is a diagram showing a process from supersonic flight to landing. In this figure, (A) shows a supersonic and subsonic flight mode, (B) shows a mode from subsonic flight to immediately before landing, and (C) shows a reverse injection mode. In FIG. 4 (A), when decelerating the machine speed from supersonic speed to subsonic speed, the reverse process of acceleration and acceleration is followed. However, when approaching for landing, the speed is reduced as much as possible, so the engine rating is lowered, so the nozzle throat becomes wider than when rising in order to prevent fan surges.
【0028】図4(B)に示すように、着陸直前には、
逆噴射用のガス通路を確保するため、第1フラップAを
全開にする。図4(C)に示すように、着陸時には、第
3フラップCによりノズル出口を塞ぎ、騒音低減時のエ
ジェクタインテークからジェット噴流を前方に噴射して
逆噴射することができる。As shown in FIG. 4B, immediately before landing,
The first flap A is fully opened to secure a gas passage for reverse injection. As shown in FIG. 4 (C), at the time of landing, the nozzle outlet can be blocked by the third flap C, and a jet jet can be jetted forward from the ejector intake at the time of noise reduction to perform reverse jetting.
【0029】次に各フラップA,B,C,D、及びミキ
サMを駆動する側壁20内部の駆動機構を説明する。図
5は、側壁20内部の駆動機構全体図である。この図に
おいて、本発明の超音速航空機用排気ノズルの駆動機構
は、側壁20の内壁と外壁の間に設置された複数の歯車
31〜46と、2つのリニアアクチュエータa,bと、
4つの回転アクチュエータc〜fとからなる。リニアア
クチュエータa,bは例えば液圧シリンダ,電動シリン
ダであり、回転アクチュエータc〜fは例えば液圧モー
タ,電動モータである。Next, the drive mechanism inside the side wall 20 for driving each of the flaps A, B, C, D and the mixer M will be described. FIG. 5 is an overall view of the drive mechanism inside the side wall 20. In this figure, a drive mechanism for an exhaust nozzle for a supersonic aircraft of the present invention comprises a plurality of gears 31 to 46 installed between an inner wall and an outer wall of a side wall 20, two linear actuators a and b,
It consists of four rotary actuators c to f. The linear actuators a and b are, for example, hydraulic cylinders and electric cylinders, and the rotary actuators c to f are, for example, hydraulic motors and electric motors.
【0030】リニアアクチュエータa,bは、第1ガイ
ド11に沿って第2回転軸2を移動させ、第1フラップ
Aの角度を制御し、かつエジェクタインテークの開閉を
制御する。この時リニアアクチュエータaとbは電気的
に同期して作動する。The linear actuators a and b move the second rotary shaft 2 along the first guide 11, control the angle of the first flap A, and control opening / closing of the ejector intake. At this time, the linear actuators a and b operate in electrical synchronization.
【0031】歯車列36、32、34、38は順次噛み
合い、歯車32に回転アクチュエータcが噛み合ってい
る。歯車36、38には図1の第3回転軸3が同軸に固
定されている。かかる構成により、回転アクチュエータ
cにより歯車32を回転駆動することにより、歯車36
と歯車38が同期して逆方向に回転し、上下の第2フラ
ップBの角度を同期して変化させることができる。The gear trains 36, 32, 34 and 38 are successively meshed with each other, and the rotary actuator c is meshed with the gear 32. The third rotating shaft 3 of FIG. 1 is coaxially fixed to the gears 36 and 38. With this configuration, the gear 32 is rotated by the rotary actuator c, so that the gear 36
And the gear 38 synchronously rotate in the opposite direction, and the angles of the upper and lower second flaps B can be changed synchronously.
【0032】歯車列35、31、33、37は歯車列3
6、32、34、38と異なる軸方向位置で順次噛み合
い、歯車33に回転アクチュエータdが噛み合ってい
る。歯車35、37は、歯車36、38とそれぞれ同軸
であるが、独立して回転し、この歯車35、37によ
り、前述の第5回転軸5が第3回転軸3を中心に回転す
るようになっている。かかる構成により、回転アクチュ
エータdで歯車33を駆動することにより歯車35、3
7を同期して逆方向に回転し、図1の回転リング23の
第5回転軸5を第3回転軸3まわりに回転する。これに
より、リンク24と第6回転軸6を介してミキサMを第
4回転軸4まわりに回転し、ミキサMの展開・格納を行
うことができる。歯車33は歯車31と連動し歯車35
を駆動するため、上下のミキサMは連動して角度が変化
する。Gear train 35, 31, 33, 37 is gear train 3
6, 32, 34 and 38 are sequentially engaged at different axial positions, and the gear 33 is engaged with the rotary actuator d. The gears 35 and 37 are coaxial with the gears 36 and 38, but rotate independently, so that the fifth rotation shaft 5 described above rotates about the third rotation shaft 3 by the gears 35 and 37. Has become. With this configuration, the gear 33 is driven by the rotary actuator d, so that the gears 35, 3
7 is synchronously rotated in the opposite direction to rotate the fifth rotating shaft 5 of the rotating ring 23 in FIG. 1 around the third rotating shaft 3. As a result, the mixer M can be rotated around the fourth rotation shaft 4 via the link 24 and the sixth rotation shaft 6, and the mixer M can be expanded and stored. The gear 33 interlocks with the gear 31 and the gear 35.
, The upper and lower mixers M are interlocked to change the angle.
【0033】歯車列35、31、33、37と歯車列3
6、32、34、38は独立して駆動され、歯車35と
36及び歯車37と38は同軸であるが独立して回転駆
動されるため、ミキサMの角度を変化させても、第2フ
ラップBの角度は変化せず、同様に第2フラップBの角
度を変化させても、ミキサMの角度は変化しない。Gear train 35, 31, 33, 37 and gear train 3
6, 32, 34, and 38 are driven independently, and the gears 35 and 36 and the gears 37 and 38 are coaxially but independently driven to rotate, so that even if the angle of the mixer M is changed, the second flap is changed. The angle of B does not change, and even if the angle of the second flap B is changed, the angle of the mixer M does not change.
【0034】図6は、図5のX−X断面図であり、側壁
20の内壁20bと外壁20aの間に設置された駆動機
構、すなわち第3フラップCと第4フラップDを駆動す
る第2回転板22、第7回転軸7及び第8回転軸8の駆
動機構を示している。図5及び図6において、歯車列4
3、39、41、45は順次噛み合い、歯車39に回転
アクチュエータeが噛み合っている。また、歯車列4
4、40、42、46は、歯車列43、39、41、4
5と異なる軸方向位置で順次噛み合い、歯車42に回転
アクチュエータfが噛み合っている。歯車44、46
は、歯車43、45とそれぞれ同軸であるが、独立して
回転する。FIG. 6 is a sectional view taken along line XX of FIG. 5, showing a drive mechanism installed between the inner wall 20b and the outer wall 20a of the side wall 20, that is, the second flap C and the second flap D for driving the fourth flap D. The drive mechanism for the rotary plate 22, the seventh rotary shaft 7, and the eighth rotary shaft 8 is shown. 5 and 6, the gear train 4
3, 39, 41 and 45 are sequentially meshed with each other, and the rotary actuator e is meshed with the gear 39. Also, the gear train 4
4, 40, 42, 46 are gear trains 43, 39, 41, 4
5, the gears 42 are meshed with each other in the axial direction, and the gear 42 is meshed with the rotary actuator f. Gears 44,46
Are coaxial with the gears 43 and 45, respectively, but rotate independently.
【0035】回転アクチュエータeにより歯車39を駆
動することにより歯車43が回転し、第2回転板22が
第8回転軸8まわりに回転する。これにより、第7回転
軸7に固定された第3フラップCの上下方向位置を変化
させ、ダイバージェントフラップの位置を変えることが
できる。このとき、回転アクチュエータfが停止し歯車
44が固定されているので歯車47,48の働きにより
歯車49のエンジン軸Zに対する角度は変化しない。す
なわち、第3フラップCの上下方向位置を変化させて
も、ダイバージェントフラップとして機能する第3フラ
ップCのエンジン軸Zに対する角度は変化しない。一
方、歯車39は歯車41と連動し歯車45を駆動するた
め、上下の第3フラップCを連動して上下方向位置を変
化させることができる。By driving the gear 39 by the rotary actuator e, the gear 43 rotates, and the second rotary plate 22 rotates around the eighth rotary shaft 8. Accordingly, the vertical position of the third flap C fixed to the seventh rotary shaft 7 can be changed, and the position of the divergent flap can be changed. At this time, since the rotary actuator f is stopped and the gear 44 is fixed, the angles of the gear 49 with respect to the engine axis Z do not change due to the action of the gears 47 and 48. That is, even if the vertical position of the third flap C is changed, the angle of the third flap C functioning as a divergent flap with respect to the engine axis Z does not change. On the other hand, since the gear 39 drives the gear 45 in conjunction with the gear 41, the vertical position can be changed by interlocking the upper and lower third flaps C.
【0036】回転アクチュエータfにより歯車42を介
して歯車40を駆動することにより歯車44が回転し、
歯車47,48を介して歯車49の角度が変化する。こ
れにより、第3フラップCすなわちダイバージェントフ
ラップのエンジン軸Zに対する角度を調整することがで
きる。歯車40は歯車42と連動し歯車46を駆動する
ため、上下の第3フラップDを連動して変化させること
ができる。The gear 44 is rotated by driving the gear 40 via the gear 42 by the rotary actuator f,
The angle of the gear 49 changes via the gears 47 and 48. Accordingly, the angle of the third flap C, that is, the divergent flap with respect to the engine axis Z can be adjusted. Since the gear 40 drives the gear 46 in conjunction with the gear 42, the upper and lower third flaps D can be interlocked and changed.
【0037】上述したように本発明の構成によれば、超
音速航空機用排気ノズルを、直線状に展開したローブ形
ミキサを備えた断面形状が一定の2次元排気ノズルとす
ることにより、ミキシング効率が高いローブ形ミキサを
格納可能に備えることができ、騒音低減時に外気を導入
し、ミキサによりコアエンジンの高速ガス流と外気を効
率よく混合してジェット噴流の速度を低減してジェット
噴流の排気速度の8乗に比例する騒音を低減することが
できる。また、超音速巡航時に外気の導入を止め、ミキ
サを高速ガス流の外側に格納することにより、各フラッ
プを超音速飛行に最適の配置とすることができる。As described above, according to the configuration of the present invention, the supersonic aircraft exhaust nozzle is a two-dimensional exhaust nozzle having a constant cross-sectional shape, which is provided with a linear lobe-shaped mixer. It can be equipped with a high lobe mixer that can be stowed, introduces outside air when noise is reduced, and efficiently mixes the high-speed gas flow of the core engine with the outside air by the mixer to reduce the jet jet speed and exhaust the jet jet. It is possible to reduce noise proportional to the eighth power of the speed. In addition, by stopping the introduction of outside air during supersonic cruise and storing the mixer outside the high-speed gas flow, each flap can be placed in an optimal arrangement for supersonic flight.
【0038】また、騒音低減形態において、第3フラッ
プCを上死点から下死点側へ移動して、エンジン軸Zに
対する角度を変化させて第3フラップCをミキサMから
遠ざけ、次いでミキサMをトランジションダクトからの
高速ガス流より外側に格納し、更に第1フラップAを展
開してエジェクタインテーク入口を塞ぐことにより、亜
音速飛行形態へ移行し、更に機速が亜音速から超音速へ
と加速され、ノズル圧力比の上昇とともにノズル開口比
を高くするために、第3フラップCによるダイバージェ
ントフラップ角度を大きくし、コアエンジンの運転状態
にあわせて第2フラップBによりスロート面積を変化さ
せ、かつノズル圧力比にあわせて第3フラップCの角度
を変化させて超音速巡航形態に移行することができる。
これにより、離陸時の騒音低減形態から亜音速時を経て
超音速巡航形態まで円滑に移行できる。Further, in the noise reduction mode, the third flap C is moved from the top dead center to the bottom dead center side to change the angle with respect to the engine axis Z to move the third flap C away from the mixer M, and then the mixer M. Is stored outside the high-speed gas flow from the transition duct, and by further deploying the first flap A to block the ejector intake inlet, transition to subsonic flight mode is performed, and the aircraft speed is changed from subsonic speed to supersonic speed. In order to accelerate and increase the nozzle opening ratio as the nozzle pressure ratio increases, the divergent flap angle by the third flap C is increased, and the throat area is changed by the second flap B in accordance with the operating state of the core engine. Moreover, the angle of the third flap C can be changed according to the nozzle pressure ratio to shift to the supersonic cruise mode.
As a result, it is possible to smoothly shift from the noise reduction mode at takeoff to the supersonic cruise mode after the subsonic time.
【0039】更に、着陸直前に、逆噴射用のガス通路を
確保するため、第1フラップAを全開にし、かつ着陸時
に、第3フラップCによりノズル出口を塞ぐことにより
騒音低減時のエジェクタインテークからジェット噴流を
前方に噴射して逆噴射することができ、着陸時に騒音低
減形態から逆噴射(リバース)形態に短時間に円滑に移
行できる。Further, immediately before landing, the first flap A is fully opened in order to secure a gas passage for reverse injection, and at the time of landing, the nozzle outlet is closed by the third flap C, so that the ejector intake at the time of noise reduction can be prevented. It is possible to inject the jet jet forward and inject it backward, and to smoothly transition from the noise reduction mode to the reverse injection (reverse) mode during landing.
【0040】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で自由
に変更できることは勿論である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that the present invention can be freely modified without departing from the gist of the present invention.
【0041】[0041]
【発明の効果】上述したように、本発明の超音速航空機
用排気ノズルは、ミキシング効率が高いローブ形ミキサ
を格納可能に備え、離陸時の騒音低減形態から亜音速時
を経て超音速巡航形態まで円滑に移行でき、かつ着陸時
に騒音低減形態から逆噴射(リバース)形態に短時間に
円滑に移行できる、優れた効果を有する。As described above, the exhaust nozzle for a supersonic aircraft of the present invention is provided with a lobe-type mixer having a high mixing efficiency so that it can be stored, and the supersonic cruising form can be obtained from the noise reduction form at takeoff to the subsonic form. It has an excellent effect that it is possible to make a smooth transition to a reverse injection mode from a noise reduction mode at the time of landing.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明による超音速航空機用排気ノズルの全体
断面図である。FIG. 1 is an overall cross-sectional view of an exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to the present invention.
【図2】離陸から亜音速飛行までの過程を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a process from takeoff to subsonic flight.
【図3】亜音速飛行から超音速飛行までの過程を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a process from subsonic flight to supersonic flight.
【図4】超音速飛行から着陸までの過程を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a process from supersonic flight to landing.
【図5】側壁内部の駆動機構全体図である。FIG. 5 is an overall view of a drive mechanism inside a side wall.
【図6】図5のX−X断面図である。6 is a sectional view taken along line XX of FIG.
【図7】従来の排気ノズルの模式的構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional exhaust nozzle.
A 第1フラップ A1、A2 補助フラップ B 第2フラップ C 第3フラップ D 第4フラップ M ミキサ Z エンジン軸 a、b リニアアクチュエータ c〜f 回転アクチュエータ 1〜10 回転軸 11〜13 ガイド 16 コアエンジン 18 トランジションダクト 20 側壁 21、22 回転板 23 回転リング 24 リンク 31〜49 歯車 51 アフターバーナ 52 1次可変ノズル 53 2次可変ノズル 54 ミキサ 55 ローブ形ミキサ 56 隔壁 57 合流部 A 1st flap A1, A2 Auxiliary flap B 2nd flap C 3rd flap D 4th flap M Mixer Z Engine shaft a, b Linear actuator c-f Rotary actuator 1-10 Rotation shaft 11-13 Guide 16 Core engine 18 Transition Duct 20 Side wall 21, 22 Rotating plate 23 Rotating ring 24 Link 31-49 Gear 51 Afterburner 52 Primary variable nozzle 53 Secondary variable nozzle 54 Mixer 55 Lobe mixer 56 Partition wall 57 Joining part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏木 武 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川島 播磨重工業株式会社瑞穂工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takeshi Kashiwagi 229 Tonogaya, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Ltd. Mizuho factory
Claims (13)
えた断面形状が一定の2次元排気ノズルであり、騒音低
減時に外気を導入し、ミキサMによりコアエンジンの高
速ガス流と外気を混合してジェット噴流の速度を低減
し、かつ超音速巡航時に外気の導入を止め、ミキサを高
速ガス流の外側に格納することを特徴とする超音速航空
機用排気ノズル。1. A two-dimensional exhaust nozzle having a constant cross-sectional shape provided with a linearly expanded lobe mixer M, which introduces outside air when noise is reduced, and mixes the high-speed gas flow of the core engine with the outside air by the mixer M. An exhaust nozzle for a supersonic aircraft, characterized by reducing the speed of the jet jet, stopping the introduction of outside air during supersonic cruise, and storing the mixer outside the high-speed gas flow.
ら矩形に変化する断面形状を有するトランジションダク
トと、コアエンジンの後方両側に垂直に延びた側壁と、
コアエンジンの上下部に位置し、超音速巡航時に外部フ
ラップとして機能し、騒音低減時に外気を導入するエジ
ェクタインテークランプとして機能する一対の第1フラ
ップAと、コアエンジンの後方に位置し、コアエンジン
からの高速ガス流を制御するコンバージェントフラップ
として機能する一対の第2フラップBと、第2フラップ
Bの下流側に位置するミキサMと、を備える、ことを特
徴とする請求項1に記載の超音速航空機用排気ノズル。2. A transition duct connected to the rear of the core engine and having a cross-sectional shape that changes from a circular shape to a rectangular shape, and sidewalls that extend vertically to both rear sides of the core engine.
Located at the top and bottom of the core engine, a pair of first flaps A that function as external flaps during supersonic cruise, and as ejector intake clamps that introduce outside air during noise reduction, and are located behind the core engine The pair of second flaps B functioning as a convergent flap for controlling the high-speed gas flow from the second flap B, and the mixer M located on the downstream side of the second flap B are provided. Exhaust nozzle for supersonic aircraft.
ップA1、A2からなり、該補助フラップA1、A2は
その境界部に設けられた第3ガイドにより互いにスライ
ド可能に連結され、補助フラップA2は第2回転軸に回
転可能に取り付けられ、該第2回転軸は側壁に設けられ
た第1ガイドに沿って移動可能に設けられ、これによ
り、第2回転軸を第1ガイドに沿って移動させて、補助
フラップA1を第1回転軸まわりにエンジン軸Zに対し
て所定の角度範囲で回転させる、ことを特徴とする請求
項2に記載の超音速航空機用排気ノズル。3. The first flap A is composed of two auxiliary flaps A1 and A2, and the auxiliary flaps A1 and A2 are slidably connected to each other by a third guide provided at the boundary between the auxiliary flaps A1 and A2. Is rotatably attached to the second rotary shaft, and the second rotary shaft is movably provided along the first guide provided on the side wall, thereby moving the second rotary shaft along the first guide. The exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to claim 2, wherein the auxiliary flap A1 is rotated about the first rotation axis within a predetermined angle range with respect to the engine axis Z.
一の第1回転板に固定されており、該第1回転板を第3
回転軸まわりに回転させることにより、第2フラップB
をエンジン軸Zに対して所定の角度範囲で変化させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の超音速航空機用排気
ノズル。4. The second flap B is fixed to a first rotary plate that is flush with the passage surface of the side wall, and the first rotary plate is fixed to the third rotary plate.
By rotating around the rotation axis, the second flap B
Is changed within a predetermined angle range with respect to the engine axis Z,
The exhaust nozzle for supersonic aircraft according to claim 2.
プBの下流端と第4回転軸により連結され、かつミキサ
Mに設けられた第6回転軸とリンクを介して回転リング
上の第5回転軸と連結されている、ことを特徴とする請
求項2に記載の超音速航空機用排気ノズル。5. The mixer M has an upstream end connected to a downstream end of the second flap B by a fourth rotation shaft, and a sixth rotation shaft provided on the mixer M and a sixth rotation shaft provided on the rotation ring. The supersonic aircraft exhaust nozzle according to claim 2, wherein the exhaust nozzle is connected to five rotation shafts.
御するダイバージェントフラップとして機能し、騒音低
減時に外気を導入するミキシングダクトとして機能する
一対の第3フラップCと、下流側の外部フラップとして
機能する一対の第4フラップDとを、コアエンジンの後
方に備える、ことを特徴とする請求項2に記載の超音速
航空機用排気ノズル。6. A pair of third flaps C that function as divergent flaps that control jet jets during supersonic cruise and that function as mixing ducts that introduce outside air during noise reduction, and a pair of downstream flaps. The exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to claim 2, further comprising a pair of fourth flaps D provided behind the core engine.
から間隔を隔てた第7回転軸まわりにエンジン軸に対し
て所定の角度範囲で回転でき、該第2回転板はその中心
に位置する第8回転軸まわりに360°回転可能であ
り、第2回転板の回転により、第7回転軸をエンジン軸
Zに最も近い下始点から最も遠い位置上始点まで移動す
る、ことを特徴とする請求項6に記載の超音速航空機用
排気ノズル。7. The third flap C is rotatable about a seventh rotation axis, which is spaced from the center of the second rotation plate, within a predetermined angle range with respect to the engine axis, and the second rotation plate is centered on the rotation axis. It is possible to rotate 360 ° about the located eighth rotation axis, and the seventh rotation axis is moved from the lower start point closest to the engine axis Z to the farthest position upper start point by rotation of the second rotation plate. The exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to claim 6.
られた第9回転軸により、第3フラップCの下流部と連
結され、かつ第4フラップDの上流端の第10回転軸
が、側壁に設けられた第2ガイドに沿って移動し、これ
により、第2回転板の回転により第3フラップCが移動
すると、これに連動して第4フラップDが移動する、こ
とを特徴とする請求項6に記載の超音速航空機用排気ノ
ズル。8. The fourth flap D is connected to the downstream portion of the third flap C by a ninth rotation shaft provided at the downstream end thereof, and the tenth rotation shaft at the upstream end of the fourth flap D is It is characterized in that the third flap C moves along the second guide provided on the side wall, and when the third flap C moves due to the rotation of the second rotary plate, the fourth flap D moves in conjunction with this. An exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to claim 6.
1とA2が重なって第1フラップAが最も短くなり、か
つエンジン軸Zに対して最も大きい角度をなし、補助フ
ラップA1の下流端が第2フラップBの外側上流端と接
して、2つのフラップA1及びBにより、外気を導入す
るエジェクタインテークランプを形成し、第3フラップ
Cが上死点に位置して、その内側にミキシングダクトを
形成しし、ノズルスロートを、ミキサMのノズル出口部
分で形成し、ノズルスロートの微調整を、第2フラップ
Bの角度調整により行う、ことを特徴とする請求項2〜
8に記載の超音速航空機用排気ノズル。9. The auxiliary flap A in the noise reduction mode.
1 and A2 overlap each other to make the first flap A the shortest and form the largest angle with respect to the engine axis Z, and the downstream end of the auxiliary flap A1 is in contact with the outer upstream end of the second flap B to form two flaps. A1 and B form an ejector intake clamp for introducing outside air, the third flap C is located at the top dead center, and a mixing duct is formed inside the ejector intake clamp, and the nozzle throat is provided at the nozzle exit portion of the mixer M. The nozzle throat is formed, and the fine adjustment of the nozzle throat is performed by adjusting the angle of the second flap B.
8. An exhaust nozzle for supersonic aircraft according to item 8.
行するため、まず第3フラップCを上死点から下死点側
へ移動して、エンジン軸Zに対する角度を変化させて第
3フラップCをミキサMから遠ざけ、次いでミキサMを
トランジションダクトからの高速ガス流より外側に格納
し、更に第1フラップAを展開してエジェクタインテー
ク入口を塞ぐ、ことを特徴とする請求項2〜8に記載の
超音速航空機用排気ノズル。10. In order to shift from the noise reduction mode to the subsonic flight mode, first, the third flap C is moved from the top dead center to the bottom dead center side, and the angle with respect to the engine axis Z is changed to change the third flap C. Is away from the mixer M, and then the mixer M is stored outside the high-speed gas flow from the transition duct, and further the first flap A is expanded to block the ejector intake inlet. Exhaust nozzle for supersonic aircraft.
プAによりエジェクタインテーク入口を閉鎖し、ミキサ
Mを第2フラップBと第1フラップAの間に格納し、ノ
ズルスロートを第2フラップBの下流端で形成し、第3
フラップCを第2回転板の下死点へ移動してダイバージ
ェントフラップを形成し、第4フラップDと第1フラッ
プAとにより外部フラップを形成する、ことを特徴とす
る請求項2〜8に記載の超音速航空機用排気ノズル。11. In subsonic flight mode, the ejector intake inlet is closed by the first flap A, the mixer M is housed between the second flap B and the first flap A, and the nozzle throat is downstream of the second flap B. Formed at the end, third
9. The flap C is moved to the bottom dead center of the second rotating plate to form a divergent flap, and the fourth flap D and the first flap A form an outer flap. Exhaust nozzle for supersonic aircraft described.
速から超音速へと加速され、ノズル圧力比の上昇ととも
にノズル開口比を高くするために、第3フラップCによ
るダイバージェントフラップ角度を大きくし、コアエン
ジンの運転状態にあわせて第2フラップBによりスロー
ト面積を変化させ、かつノズル圧力比にあわせて第3フ
ラップCの角度を変化させる、ことを特徴とする請求項
2〜8に記載の超音速航空機用排気ノズル。12. In a supersonic flight mode, the divergent flap angle by the third flap C is increased so that the machine speed is accelerated from subsonic speed to supersonic speed, and the nozzle opening ratio is increased as the nozzle pressure ratio increases. However, the throat area is changed by the second flap B according to the operating state of the core engine, and the angle of the third flap C is changed according to the nozzle pressure ratio. Exhaust nozzle for supersonic aircraft.
保するため、第1フラップAを全開にし、かつ着陸時
に、第3フラップCによりノズル出口を塞ぎ、これによ
り騒音低減時のエジェクタインテークからジェット噴流
を前方に噴射して逆噴射する、ことを特徴とする請求項
2〜8に記載の超音速航空機用排気ノズル。13. Immediately before landing, the first flap A is fully opened to secure a gas passage for reverse injection, and at the time of landing, the nozzle outlet is closed by the third flap C, whereby the ejector intake at the time of noise reduction. 9. The exhaust nozzle for a supersonic aircraft according to claim 2, wherein a jet jet is jetted forward and is jetted backward from the jet jet.
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