噴射冷却システムを備えた航空機及び噴射冷却システム

本発明は、噴射冷却システムを備えた航空機及び噴射冷却システムに関する。

現代の航空機エンジンは、着陸中の航空機の速度を落とすのを支援するための逆推力装置(thrust reverser)システムを含むことがある。典型的な逆推力装置は、動作位置にあるときにエンジンを貫流する空気流の少なくとも一部を反転させる移動可能要素を含む。現代の航空機は、逆推力装置を所定の位置にロックするための逆推力装置ロックシステムを特徴とすることもある。逆推力装置ロックシステムは、その環境的制限を超えるかもしれない高温にさらされることがある。

中国特許出願公開第102536513号明細書

一実施態様では、本発明の実施形態は、航空機に関し、航空機は、ターボファンエンジン組立体であって、少なくとも1つの圧縮機を有するタービンエンジンと、反転位置に及び反転位置から移動可能である少なくとも1つの移動可能な制御面を有する逆推力装置と、逆推力装置に動作可能に連結され、逆推力装置を選択的にロックするために構成された逆推力装置ロックシステムと、を有するターボファンエンジン組立体と、少なくとも1つの圧縮機から空気を抽出して抽出空気を冷却するためにタービンエンジンの少なくとも1つの圧縮機に流体連結された事前冷却器を有する抽出空気システムと、逆推力装置ロックシステムと事前冷却器に流体連結されて逆推力装置ロックシステムから事前冷却器に高温の周囲空気を移送するために構成された噴射冷却システムと、を有する。

別実施態様では、本発明の実施形態は、航空機の中のジェットエンジン組立体の逆推力装置ロックシステムを冷却するための噴射冷却システムに関し、航空機は、タービンエンジンから空気を抽出して抽出空気を冷却するためにタービンエンジンに流体連結された事前冷却器を有する抽出空気システムを有すると共に、逆推力装置ロックシステムを事前冷却器に流体連結し、逆推力装置ロックシステムから事前冷却器に周囲空気を供給して逆推力装置ロックシステムを冷却するために構成された空気供給ダクトを有する。

多数のエンジン組立体を備えた航空機の側面図である。

図1の航空機の中に含めることのできる逆推力装置を備えたターボファンジェットエンジン組立体の一部の図解図である。

図1の航空機の中に含めることのできるターボファンジェットエンジン組立体の一部の図解図である。

図1の航空機の中に含めることのできるロックシステム、抽出空気システム、及び噴射冷却システムの斜視図である。

事前冷却器及び噴射冷却システムの例の斜視図である。

図5の噴射冷却システム噴射管の図解図である。

本発明の他の実施形態に係る代替噴射管を示す図である。

本発明の他の実施形態に係る他の代替噴射管の図解図である。

図1は、胴体4を有し、胴体4から外方に延出する翼組立体6を備えた航空機2を示す。1つ又は複数のターボファンジェットエンジン組立体8は、航空機2に連結してそれのための推進力を提供することができる。パイロン10(より明瞭に図3に図示)は、ジェットエンジン組立体8のうちの1つを航空機2の一部に固定するために構成することができる。図示した例では、各ジェット組立体8は、翼組立体6に動作可能に連結される。民間航空機2を図示したが、本発明の実施形態は、任意のタイプの航空機において、例えば、限定ではなくて、固定翼、回転翼、ロケット、個人航空機、及び軍用航空機において、使用することができることが予想される。

より明瞭に図2に図示したように、各ターボファンジェットエンジン組立体8は、タービンエンジン16、ファン組立体18、及びナセル20を含むことがある。ナセル20の一部は、分かり易いように切り取ってある。ナセル20は、タービンエンジン16を取り囲み、矢印21で図示したような一般に前方から後方へのバイパス空気流通路を画定するためにターボファンジェットエンジン組立体8を貫く環状の空気流通路又は環状のバイパスダクトを画定している。

反転位置に及び反転位置から移動可能である少なくとも1つの移動可能要素を備えた逆推力装置は、バイパス空気流の方向を変えるために使用することがある。反転位置では、移動可能要素は、バイパス空気流の少なくとも一部を反転させるために構成することができる。ターボファンジェットエンジン組立体8上に逆推力を得る方法は、幾つか存在する。例示の目的上、ターボファンジェットエンジン組立体8に使用することのできる逆推力装置22の一例を図示した。逆推力装置22は、少なくとも1つの移動可能な制御面又は移動可能要素24を含む。移動可能要素24は、ナセル20の前方部分に対して軸方向に運動ができる外側カウリングの摺動可能な部分として図示した。液圧アクチュエータ26は、移動可能要素24と連結して移動可能要素24を反転位置に及び反転位置外に移動させることができる。反転位置では、図示のように、移動可能要素24は、移動可能要素24とタービンエンジン16の間の環状のバイパス領域を制限し、そしてそのうえ、移動可能要素24とナセル20の前方部分の間の部分を開け、これにより空気流通路は、矢印30で図示したように反転することができる。任意選択のデフレクタ又はフラップは、移動可能要素24とナセル20の前方部分の間の空気流通路を方向付けるのに役立つために、含めることができる。逆推力装置22は、バイパス空気流の少なくとも一部を反転させることによって推進力の方向を変える。任意の数の多数のアクチュエータは、移動可能要素を反転位置に移動させるために利用することができると理解されよう。

図3は、破線で描いたナセル20を備えたターボファンジェットエンジン組立体8の一部を示す。スクープ40は、矢印21で図示したバイパス空気流の通路の内部に位置することができる。スクープ40は、位置決めすることができ、これにより、ターボファンジェットエンジン組立体8の中を進んで行く矢印21で図示したバイパス空気流の一部がスクープ40の中に転送されることになる。抽出空気システム41は、タービンエンジン組立体8の少なくとも1つの圧縮機43に流体連結されて、少なくとも1つの圧縮機43から空気を抽出して抽出空気を冷却するための事前冷却器42を含むことがある。タービンエンジン組立体8は、高圧圧縮機と低圧圧縮機を含む幾つかの圧縮機を有することがあることと、事前冷却器42は、多数の圧縮機に流体連結されることがあることと、が理解されよう。例えば、事前冷却器42は、タービンエンジンの低圧圧縮機と高圧圧縮機の双方に流体連結されることがある。そういった場合、低圧圧縮機からの抽出空気は、高圧圧縮機からの抽出空気を冷却するために使用することができる。

この抽出空気は、通常高温かつ高圧であり、航空機2の他のシステム中で使用する前に冷却されねばならない。事前冷却器42は、抽出空気をその使用前に冷却するために使用する熱交換器の一部として作用する。事前冷却器42は、スクープ40に動作可能に連結することができ、これにより、スクープ40の中に転送されるバイパス空気流の一部は、事前冷却器42まで進む。このスクープ40からのバイパス空気は、事前冷却器42を通して抽出空気を吹くことによって空気を冷却するために使用することができる。事前冷却器42を通過後に、バイパス空気は、事前冷却器排気部44を通して通気することができる。

逆推力装置ロックシステム46は、逆推力装置22に動作可能に連結することができると共に、逆推力装置22を定位置に固定するフック又は他の何らかの手段と係合することによって逆推力装置22を所定の位置に選択的にロックするために構成することができる。ロック解除時に、逆推力装置ロックシステム46は、フック又は係合用の他の抑止デバイスのために逆推力装置22を所定の位置に後方移動させるために液圧又は電気機械アクチュエータを使用することができる。逆推力装置ロックシステム46の動作は、使用する逆推力装置の形式に依存することがあり、そういったことで種々の形態をとることがある、と理解される。逆推力装置ロックシステム46は、パイロン10上に実装されることがあると共に、高温の周囲空気にさらされることがあり、これにより、逆推力装置ロックシステム46の故障や性能悪化が生じることがある。周囲温度が摂氏35度より高い日には、バイパス空気流通路を含むファン空気温度は、約摂氏80度になることがある。ターボファンジェットエンジン組立体8によって補助的に加熱されるパイロン10は、摂氏110度を超える温度に達することがある。この温度は、逆推力装置ロックシステム46の動作要求を超えることがある。

冷却システム48は、逆推力装置ロックシステム46に連結することができると共に、逆推力装置ロックシステム46の温度を下げるために使用することができる。より具体的には、冷却システム48は、噴射冷却システムにすることができ、それにより、逆推力装置ロックシステム46と事前冷却器42に流体連結することができると共に、高温の周囲空気を逆推力装置ロックシステム46から事前冷却器42に移送するために構成することができる。図4は、冷却システム48を視覚化するのに役立つために、逆推力装置ロックシステム46と噴射冷却システム48と事前冷却器42の例示的な斜視図を提供する。例えば、噴射冷却システム48は、逆推力装置ロックシステム46と事前冷却器42とを流体連結する空気供給ダクト50を含むことができる。空気供給ダクト50は、逆推力装置ロックシステム46から事前冷却器42に高温の周囲空気を供給するために構成することができる。空気供給ダクト50は、任意の適切な形態と形状をとることができる。

事前冷却器42、逆推力装置ロックシステム46、及び噴射冷却システム48は、様々な設計、形状、及び場所にすることができると予想される。例えば、図5は、既に説明したものと類似する代替の事前冷却器142、逆推力装置ロックシステム146、及び噴射冷却システム148を示し、したがって、類似する部品は、100を増やした類似する数字で識別し、類似する部品の説明は、別段の記述がない限り、事前冷却器142、逆推力装置ロックシステム146、及び噴射冷却システム148に妥当する、と理解される。図示のように、空気供給ダクト150は、噴射管152を含むことがある。事前冷却器142の外側は、噴射管152を事前冷却器142の外側145に取り付けるためにファスナを利用できるということを含めて任意の適切な様式で噴射管152に実装することができる。噴射管152は、噴射管152から事前冷却器142への空気流連通を確立するために、また、逆推力装置ロックシステム46の温度を動作パラメータ範囲内まで下げるために、事前冷却器142と流体連結する接合部154を有することがある。事前冷却器142は、低圧の局所領域を創設するために、収束・発散ノズル形状を使用することができ、空気が逆推力装置ロックシステム146から事前冷却器142の方向にだけ確実に移送される。収束・発散ノズルでは、ガスの膨張によって、発散ダクトの近くで圧力降下が起きる。この圧力は、逆推力装置ロックシステム146の圧力よりも低いことがあり、したがって、上流の移動が妨げられる。

事前冷却器142の外側145は、噴射管152の一部を受容し得る窪み143を備えて形状付けることができる。より具体的には、図示した例では、窪みは接合部154を受容するように図示した。それは、接合部154を定位置に保持するのに役立つことができ、これにより、事前冷却器142と噴射冷却システム148の間に流体連通を形成することができる。接合部154は、任意の適切な様式で事前冷却器142に動作可能に連結することができ、これにより、事前冷却器142と噴射冷却システム148の間に流体連通が確立され、空気が噴射管152から事前冷却器142に流れることができるということも予想される。図6Aは、噴射管152が、噴射管152から事前冷却器142の中への空気流を確立するために対応した開口部156を有することができることをより明瞭に示している。任意の数の開口部を含めることができることと、開口部の寸法と形状が任意の様式で形成できることが理解されよう。接合部154と事前冷却器142が、噴射管152から事前冷却器142の中への空気流を確立するために対応した開口部を有することが予想される。事前冷却器142内部の開口部を図示していないが、事前冷却器142は、中に流体が入るのを可能にするための適切な開口部を有することもあると理解されよう。

図6Bは、既に説明した噴射管152と類似する代替の噴射管252を示し、したがって、類似する部品は、100を増やした類似する数字で識別し、類似する部品の説明は、別段の記述がない限り、噴射管252に妥当する、と理解される。図示したような噴射管252は、事前冷却器142の側面を包み込まず、事前冷却器142の一方側のみと接合する。接合部254は、接合部254が事前冷却器142を全体的に取り囲むことができることを含めて、事前冷却器142の任意の適切な部分を包み込むことがあると理解されよう。例えば、図6Cは、既に説明した噴射管152と類似する代替の噴射管352を示し、したがって、類似する部品は、200を増やした類似する数字で識別し、類似する部品の説明は、別段の記述がない限り、噴射管352に妥当する、と理解される。噴射管352の接合部354は、事前冷却器142の全体を包み込むことができる。この様式では、事前冷却器142の全側面との流体連通を確立することができる。代替的に、噴射管352が事前冷却器142をたとえ包み込んでも、一部のみが事前冷却器142と流体連通することができる。

上述した実施形態は、逆推力装置ロックシステムが効果的かつ能率的に冷却することができることを含めて種々の利点を提供する。そうでなくても逆推力装置ロックシステムは、逆推力装置ロックシステムの作動温度限界を越えることができる。実施形態は、重量の付加が極めて限定されており、小型のパイロンシステムの隙間要求を充足することができる。上述した実施形態によって、空気の逆流の可能性を有することなく、ロックシステムの冷却が可能となる。

既述ではない範囲内で、様々な実施形態の異なった特徴と構造は、互いに組み合わせて所望に使用することができる。すべての実施形態で1つの特徴が図示されていない場合があることは、そういう場合がないと解釈されるべきことを意図しておらず、説明を簡潔にするためにそうしている。したがって、異なった実施形態の様々な特徴は、新たな実施形態が明白に記載されているか否かにかかわらず、新たな実施形態を形成するために所望に組合せ及び調和させることができる。本明細書中で説明した特徴のすべての組合せ又は交換は、この開示によってカバーされる。

ここに記載した説明は、例を使用して、ベストモードを含めて本発明を開示していると共に、任意のデバイス又はシステムを製作及び使用することと任意の組み入れた方法を実行することとを含めて、任意の当業者が本発明を実施できるようにもしている。特許性を有する本発明の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者の想到する他の例を含むことができる。そういった他の例は、特許請求の範囲の文字通りの用語とは異ならない構造的構成要素がある場合に、あるいは、特許請求の範囲の文字通りの用語に対する差異の実体がないような等価な構造的構成要素が含まれる場合に、特許請求の範囲の範囲内にあるべきことを意図している。

2 航空機 4 胴体 6 翼組立体 8 エンジン組立体 10 パイロン 16 タービンエンジン 18 ファン組立体 20 ナセル 21 バイパス空気流 22 逆推力装置 24 移動可能要素 26 液圧アクチュエータ 30 矢印 40 スクープ 41 抽出空気システム 42 事前冷却器 43 圧縮機 44 事前冷却器排気部 46 ロックシステム 48 噴射冷却システム 50 空気供給ダクト 142 事前冷却器 143 窪み 145 外側 146 ロックシステム 148 噴射冷却システム 150 空気供給ダクト 152 噴射管 154 接合部 156 開口部 250 空気供給ダクト 252 噴射管 254 接合部 256 開口部 350 空気供給ダクト 352 噴射管 354 接合部 356 開口部