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JP5944153B2 - ターボファン推進システム用スラストリバーサの操作システム及び方法 - Google Patents

ターボファン推進システム用スラストリバーサの操作システム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、概して航空機ガスタービン推進システムに関し、特に、ターボファン推進システム用スラストリバーサの操作システム及び方法に関する。
少なくとも一部の公知のターボファンエンジンは、ファンアセンブリと、環状のコアカウルに囲まれたコアガスタービンエンジンと、コアガスタービンエンジンの一部を取り囲むファンナセルとを備える。ファンナセルは、環状のコアカウルから半径方向外側に離間して配置され、コアカウルとファンナセルが、排出領域を有するファンノズルダクトを形成する。
少なくとも一部の公知のターボファン推進システムは、スラストリバーサアセンブリを備える。少なくとも一部の公知のスラストリバーサは、第1の固定カウルと、第1の固定カウルに対して軸方向に移動可能な第2のカウルと、第2のカウルに対して軸方向に移動可能な第3のカウルとを備える。より具体的には、一部の公知のスラストリバーサでは、第1のアクチュエータが第2及び第3のカウルに連結され、この第1のアクチュエータが作動することで、第2のカウルの第1のカウルに対する位置が変わる。更に、第2のアクチュエータが第3のカウルに連結されており、この第2のアクチュエータが作動することで、第3のカウルの第2のカウルに対する位置が変わる。少なくとも一部の公知のターボファンエンジンの動作時、第2のカウルの位置が変わることで、ファンノズルダクトから排出された空気流の少なくとも一部がスラストリバーサ作動システムに導かれ、ターボファンエンジンから排出された推力の方向調節が可能になる。第3のカウルの位置が変わることで、ファンノズルダクトの排出領域が変化し、ターボファンエンジンの推力が調節される。
公知のスラストリバーサアセンブリは、一般に、超高温、全体的な機械的磨耗といった動作上の損害を受ける。時間が経つにつれ、スラストリバーサアセンブリの使用と、こうした損害の存続期間及び強度とに応じて、公知のスラストリバーサアセンブリの部品が、疲労による亀裂及び/又は故障の原因となる応力を受けることがある。その結果、スラストリバーサアセンブリの性能が最適ではなくなることがある。
こうしたスラストリバーサアセンブリの一例が、米国特許第5778659号(’659特許)と米国特許第5806302号(’302特許)に記載されている。’659特許では、スラストリバーサと、排気ノズルと、スラストリバーサを並進させる専用のスラストリバーサ作動システムと、排気ノズルを並進させる専用のスリーブ作動システムと、を備えるスラストリバーサアセンブリが開示されている。’302特許では、スラストリバーサのカウルに連結された第1のアクチュエータと、排気ノズルに連結された第2のアクチュエータと、を備えるスラストリバーサが開示されている。’659特許及び’302特許に開示された各スラストリバーサアセンブリは、各並進カウルに専用のアクチュエータを備えるが、このことによって、スラストリバーサアセンブリのコスト、重量、及び/又はメンテナンス量が増大する可能性がある。
米国特許第4922713号(’713特許)では、第1の可動カウルと、第2の可動カウルと、固定カウル及び第2のカウルの間に作動的に介装された、第1及び第2のカウルを移動させるための作動システムと、を備えるスラストリバーサが開示されている。更に、’713特許に開示されたスラストリバーサアセンブリは、第1のカウルを固定カウルに係止するための第1の係止機構と、第2のカウルを第1のカウルに係止するための第2の係止機構とを備える。第1のカウルと第2のカウルとの間に第2の係止機構を備えることで、’713特許に開示されているスラストリバーサアセンブリには、動作時に固定カウルと第1のカウルとの間に画成される間隔を橋渡しするための可塑性のホース及び/又は電気ケーブルが必要となることがあるが、これにより、意に反して、上記の部品が悪環境にさらされる。
別のスラストリバーサアセンブリの例が、米国特許第5655360号(360特許)に開示されている。’360特許では、前方固定カウルと、後方並進カウルと、この後方カウルに連結され、後方カウルが収納位置から完全に展開した位置に移動したときに選択的に展開可能なデフレクタードアと、を備えるスラストリバーサが開示されている。デフレクタードアは、コアカウルによって画定されるスロット内に配置される。このスロットの寸法は、デフレクタードアが展開前にスロット内の軸方向距離を平行移動できるよう定めされる。
米国特許第7735778号明細書 米国特許第5778659号明細書 米国特許第5806302号明細書 米国特許第4922713号明細書 米国特許第5655360号明細書
一態様において、ターボファンエンジンアセンブリに使用するスラストリバーサアセンブリを提供する。このエンジンアセンブリは、コアガスタービンエンジンと、コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウルとを備える。ナセルをコアカウルから半径方向外側に配置して、コアカウルとナセルの一部との間にファンノズルダクトを画定する。ナセルは固定カウルを備える。スラストリバーサアセンブリは、ナセルに摺動可能に連結された第1の並進カウルを備える。第1の並進カウルは、固定カウルに対して配置可能である。第2の並進カウルは、第1の並進カウルが固定カウルとこの第2の並進カウルとの間に配置されるように、ナセルに摺動可能に連結される。第2の並進カウルは第1の並進カウルに対して配置可能である。位置決めアセンブリが第1の並進カウルに連結される。アクチュエータアセンブリが第2の並進カウルに作動的に連結され、第2の並進カウルを選択的に移動させる。アクチュエータアセンブリは、位置決めアセンブリに係合して、第1の並進カウルを選択的に移動させるように構成される。
別の態様では、ターボファンエンジンアセンブリを提供する。ターボファンエンジンアセンブリは、コアガスタービンエンジンと、コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウルとを備える。ナセルをコアカウルから半径方向外側に配置して、ナセルとコアカウルとの間にファンノズルダクトを画定する。ナセルは固定カウルを備える。スラストリバーサアセンブリがナセルに連結され、これによってガスタービンエンジンの推力を調節する。スラストリバーサアセンブリは、ナセルに摺動可能に連結された第1の並進カウルを備える。第1の並進カウルは、固定カウルに対して配置可能である。第2の並進カウルが、第1の並進カウルが固定カウルとこの第2の並進カウルとの間に配置されるように、ナセルに摺動可能に連結される。第2の並進カウルは第1の並進カウルに対して配置可能である。位置決めアセンブリが第1の並進カウルに連結される。アクチュエータアセンブリが第2の並進カウルに作動的に連結され、第2の並進カウルを選択的に移動させる。アクチュエータアセンブリは、位置決めアセンブリが第1の並進カウルを選択的に移動させるように構成される。
更に別の態様では、ターボファンエンジンアセンブリの操作方法を提供する。ターボファンエンジンアセンブリは、コアガスタービンエンジンと、コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウルとを備える。ナセルをコアカウルから半径方向外側に配置して、コアカウルとナセルの一部との間にファンノズルダクトを画定する。固定カウルがナセルに連結される。第1の並進カウルが、ナセルに連結されており、固定カウルに対して配置可能である。第2の並進カウルが、ナセルに連結されており、第1の並進カウルに対して配置可能である。スラストリバーサアセンブリがナセルに連結される。この方法は、第2の並進カウルを第1の操作位置と第2の操作位置の間に選択的に配置してファンノズルダクトの領域を調節するステップを含む。第1の並進カウルを、第1の操作位置と第3の操作位置の間で選択的に配置することで、ファンダクトノズルとスラストリバーサアセンブリとを流れる空気量を調節し、ターボファンエンジンアセンブリの逆推力の発生を促進する。
例示的なスラストリバーサアセンブリを備える、例示的な航空機のターボファンエンジンアセンブリの断面図である。 第1の操作位置にある、図1に示すスラストリバーサアセンブリの部分側断面図である。 第2の操作位置にある、図1及び図2に示すスラストリバーサアセンブリの部分側断面図である。 第3の操作位置にある、図1及び図2に示すスラストリバーサアセンブリの部分側断面図である。 図1に示す航空機ターボファンエンジンアセンブリでの使用に適した、例示的に配置したアセンブリの概略図である。 図1に示すスラストリバーサアセンブリの概略図である。
本明細書に記載の例示的な方法及びシステムでは、ターボファンエンジンアセンブリから排出された空気流の調節を容易にするスラストリバーサアセンブリを提供することによって、公知のターボファン推進システムの少なくとも一部の欠点を克服する。更に、スラストリバーサアセンブリは、第2の並進カウルとターボファンエンジンアセンブリとの間に画定される排出領域を調節する、各々が固定カウルに対して位置変更可能な、第1の並進カウルと第2の並進カウルとを備える。更に、スラストリバーサアセンブリは、第2の並進カウルに作動的に連結されたアクチュエータと、このアクチュエータに係合し、第1の並進カウルを選択的に移動させるように構成された位置決めアセンブリと、を備える。第1及び第2の並進カウルを選択的に配置することによって、スラストリバーサアセンブリで、ターボファン推進システムから排出された空気流を調節し、ターボファン推進システムの動作効率を増大させることができる。
図1は、例示的なスラストリバーサアセンブリ12を備える、例示的な航空機のターボファンエンジンアセンブリ10の側面図である。ターボファンエンジンアセンブリ10は、航空機の翼(図示せず)に取り付けられ、航空機を推進させる推力の生成に用いられる。この実施例では、ターボファンエンジンアセンブリ10が、高圧圧縮機、燃焼器、及び高圧タービン(いずれも図示せず)を備えるコアガスタービンエンジン14を備える。ターボファンエンジンアセンブリ10はまた、コアガスタービンエンジン14から軸方向下流側に配置された低圧タービン(図示せず)と、コアガスタービンエンジン14から軸方向上流側に配置されたファンアセンブリ16とを備える。この実施例では、ターボファンエンジンアセンブリ10が、コアガスタービンエンジン14の周囲に延在して半径方向外面20と半径方向内面22とを有する環状のコアカウル18を備える。ターボファンエンジンアセンブリ10はまた、吸気口24と、第1の排気口26と、第2の排出口28とを備え、これらの吸気口24、第1の排気口26、及び第2の排気口28の間で延在する中心軸30を画定する。
この実施例では、ターボファンエンジンアセンブリ10はまた、ファンアセンブリ16を囲撓するファンナセル32を備える。ナセル32は、半径方向外面34と半径方向内面36とを有し、コアカウル18の半径方向外面20とナセル32の半径方向内面36との間にファンノズルダクト38が画定されるように、コアカウル18から半径方向外側に離間して配置される。流路40が、ファンノズルダクト38内部に画定されており、吸気口24から第1の排気口26へと延在する。
動作時は、空気流42が吸気口24に入り、ファンアセンブリ16を通って、下流へと排出される。空気流42の第1の部分44は、コアガスタービンエンジン14を通り、圧縮され、燃料と混合された後、点火され、燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、第2の排出口28を通ってコアガスタービンエンジン14から排出される。空気流42の第2の部分46は、ファンノズルダクト38を通って吸気口24から下流へと流れ、第1の排気口26を通ってファンノズルダクト38から排出される。
図2は、第1の操作位置48にあるスラストリバーサアセンブリ12の部分側断面図である。図3は、第2の操作位置50にあるスラストリバーサアセンブリ12の部分側断面図である。図4は、第3の操作位置52にあるスラストリバーサアセンブリ12の部分側断面図である。図2乃至4で共通する構成要素には、図1で用いたものと同一の参照番号を付してある。この実施例では、スラストリバーサアセンブリ12が、第1の後方並進カウル(即ち、スラストリバーサカウル)54と、第2の後方並進カウル(即ち、ファンノズルカウル)56とを備える。第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56はそれぞれ、前方固定カウル58に摺動可能に連結され、ナセル32を形成している。前方固定カウル58は、ナセル32に固定的に連結される。第1の後方並進カウル54は、第2の後方並進カウル56と固定カウル58との間に配置されている。第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56は、コアカウル18を囲撓するとともに、コアカウル18から半径方向外側に離間して配置されており、流路40に沿って変化する排出領域60を有するファンノズルダクト38を画定する。
この実施例では、第2の後方並進カウル56が、前端64とその反対側の後端66との間で延在する、半径方向内面62を備える。後端66はコアカウル18の一部とともに、排出ノズル68を画定する。排出ノズル68は、ファンノズルダクト38を通る空気流の第2の部分46を、選択した動作時に排出ノズル68から排出できるように寸法決めされた領域を有する。一実施形態では、後端66が、ファンノズルダクト38のスロート領域70を画定するように、コアカウル18に対して配置される。スロート領域70は、ファンノズルダクト38の最小断面領域72を画定する。
この実施例では、第1の後方並進カウル54が、半径方向外側パネル74と、この半径方向外側パネル74に連結された半径方向内側パネル76とを備え、この外部パネル74と内部パネル76との間にキャビティ78が画定されている。各パネル74及び76は、一般に、前端80と後端82との間で軸方向に延在する。
この実施例では、スラストリバーサアセンブリ12が複数のカスケード式ターニングベーン84を備える。複数のカスケード式ターニングベーン84は、前方固定カウル58から外側に延在しており、コアカウル18を囲撓するカスケードボックス86を形成する。カスケード式ターニングベーン84の向きは、航空機の前方(図示せず)に空気を導き、逆推力を発生させるように定められる。カスケードボックス86が、第1の後方並進カウル54と前方固定カウル58との間、又はそれらの接合点に配置され、第1の後方並進カウル54が軸方向に移動したときに選択的に開くようになっている。キャビティ78の大きさと形状は、第1の後方並進カウル54が第1の操作位置48にあるときに、カスケードボックス86がこのキャビティ78内に収納されるように定められる。第1の後方並進カウル54は、第1の後方並進カウル54が第3の操作位置52にあるときに、カスケードボックス86がファンノズルダクト38を通る空気流42の第2の部分46と流体連通するように、このカスケードボックス86を選択的に配置する。
この実施例では、スラストリバーサアセンブリ12が、第1の後方並進カウル54の前端80に連結されたフローダイレクトアセンブリ88を備える。或いは、フローダイレクトアセンブリ88を、第1の後方並進カウル54と一体的に形成してもよい。フローダイレクトアセンブリ88は、内面90と外面92とを備えており、内面90が少なくとも部分的にキャビティ78を画定し、外面92が少なくとも部分的にファンノズルダクト38を画定するように、第1の後方並進カウル54に対する向きが定められる。図2では、第1の後方並進カウル54が、収納状態としても周知の第1の操作位置48に配置されており、カスケードボックス86が実質的に第1の後方並進カウル54によって覆われ、空気流42がファンノズルダクト38を流れ、排出ノズル68から排出されるようになっている。図4では、第1の後方並進カウル54が第3の操作位置52に配置されており、フローダイレクトアセンブリ88がファンノズルダクト38内に配置され、空気流42の一部がカスケードボックス86を流れるようになっている。代替的な実施形態では、フローダイレクトアセンブリ88が複数のブロッカードア(図示せず)を備える。この複数のブロッカードアは、内部パネル76に枢動可能に連結されており、空気流42をファンノズルダクト38からカスケードボックス86へ流すようにファンノズルダクト38内で選択的に配置可能である。
この実施例では、スラストリバーサアセンブリ12が更に、アクチュエータアセンブリ94を備える。アクチュエータアセンブリ94は、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56に作動的に連結されており、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を前方固定カウル58に対して略軸方向に選択的に移動させることによって、排出ノズル68から排出される空気量を変化させるようになっている。アクチュエータアセンブリ94は、第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58に選択的に係止するための、係止機構96を備える。
この実施例では、アクチュエータアセンブリ94が、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56とを第1の操作位置48、第2の操作位置50、及び第3の操作位置52の間で移動させる電力駆動システム、空気圧駆動システム、及び/又は油圧駆動システムを備え得るが、これらに限定されることはない。第1の操作位置48では、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が収納され、第1の後方並進カウル54が前方固定カウル58に対して完全に引き込まれて収納位置で係止され、第2の後方並進カウル56が第1の後方並進カウル54に対して完全に引き込まれるようになっている。第2の操作位置50では、第2の後方並進カウル56が、第1の後方並進カウル54から後方に、距離98をおいて離間するように移動している。第3の操作位置では、第1の後方並進カウル54が、前方固定カウル58から後方に、距離100をおいて離間するように移動している。
第1の操作位置48では、ファンノズルダクト38が、コアカウル18の半径方向外面20と第2の後方並進カウル56との間に画定された第1の排出領域を有する。第2の操作位置50では、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56との間に流路104が画定され、ファンノズルダクト38が第1の排出領域102よりも大きい第2の排出領域106を有するように、第2の後方並進カウル56が第1の後方並進カウル54から後方に離間して配置される。流路104の大きさと形状は、流路104から空気流42の一部が排出されるように定められる。一実施形態では、第2の後方並進カウル56の後端66が第1の操作位置48にあるときは、第1の断面領域108を有するスロート領域70を画定し、第2の後方並進カウル56が第2の操作位置50にあるときは、第1の断面領域108よりも大きい第2の断面領域110を有するスロート領域70を画定する。
この実施例では、第3の操作位置52において、第1の後方並進カウル54が前方固定カウル58から完全に延伸しており、カスケードボックス86が、ファンノズルダクト38を通して流れる空気流42の第2の部分46と流体連通するように配置される。フローダイレクトアセンブリ88の内面90が、コアカウル18の外面20と隣接することによって、排出ノズル68から排出される空気流42を減らし、空気流42の第2の部分46を実質的に全てカスケードボックス86に導き、航空機を減速させる逆推力を発生させる。
この実施例では、アクチュエータアセンブリ94が、円周方向に離間した複数のアクチュエータ(即ち、モータ)112と、複数の延伸ロッドアセンブリ114とを備える。これら複数の延伸ロッドアセンブリ114には、ボールスクリューが含まれるが、これに限定されることはない。一実施形態では、各アクチュエータ112が、ナセル32により画定される領域の一部の内部に配置される。この実施例では、各ロッドアセンブリ114が、各アクチュエータ112及び第2の後方並進カウル56に連結されており、アクチュエータ112に動力が供給されると、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が、アクチュエータ112への動力供給で発生した回転に応じて、前方向116又は後方向118の何れかに移動又は並進する。アクチュエータアセンブリ94が動作することにより、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が、アクチュエータ112への動力供給に応じて、第1の操作位置48から第2の操作位置50及び第3の操作位置52へ移動したり、第1の操作位置48に戻ったりする。
一実施例では、スラストリバーサアセンブリ12が、第1の後方並進カウル54に連結された位置決めアセンブリ120を備える。位置決めアセンブリ120は位置決め部材122を備える。位置決め部材122は、前方側壁126と後方側壁128との間で延伸する内面124を有し、配置スロット130をこの前方側壁126と後方側壁128との間に画定する。位置決めスロット130が、ロッドアセンブリ114の少なくとも一部をその内部に受け入れるように構成される。前方側壁126が、後方側壁128に比べて第1の後方並進カウル54の前端80寄りに配置される。
この実施例では、ロッドアセンブリ114が少なくとも部分的に位置決めスロット130内に位置し、位置決めアセンブリ120に係合しており、第1の後方並進カウル54が第1の操作位置48と第3の操作位置52との間で移動可能である。動作時は、第1の後方並進カウル54が収納位置に係止された状態で、アクチュエータアセンブリ94がロッドアセンブリ114を後方向118に延伸させ、第2の後方並進カウル56を第1の操作位置48から第2の操作位置50へ展開する。第2の後方並進カウル56を第2の操作位置50に展開するときは、ロッドアセンブリ114が位置決め部材122の後方側壁128に接触して、第2の後方並進カウル56が第2の操作位置50に配置される。アクチュエータアセンブリ94は、第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58から解除し、ロッドアセンブリ114を後方向118に延伸させて、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を第3の操作位置52へ移動させる。
図5は、位置決めアセンブリ120の概略図である。図5に示す共通の構成要素には、図2で用いたものと同一の参照番号を付してある。この実施例では、位置決め部材122が第1の後方並進カウル54に連結され、キャビティ78内に配置される。位置決めスロット130は、第2の操作位置50にある第2の後方並進カウル56の距離98とほぼ等しい、前方側壁126と後方側壁128との間に画定された長さ132を有する。この実施例では、ロッドアセンブリ114が前方側壁126及び後方側壁128を貫通し、少なくとも部分的にスロット130内に配置される。位置決めアセンブリ120は位置決めナット134を備える。位置決めナット134は、ロッドアセンブリ114に連結され、スロット130内に配置される。位置決めナット134は、ロッドアセンブリ114を後方向118に移動させたときは後方側壁128に接触するように、ロッドアセンブリ114を前方向116に移動させたときは前方側壁126に接触するように構成される。一実施形態では、位置決めアセンブリ120が、第2の後方並進カウル56とロッドアセンブリ114との間に連結されるロッド延長部(図示せず)を備える。こうした実施形態では、ロッド延長部がロッドアセンブリ114に連結されて接合継手(図示せず)を形成し、この接合継手は、スロット130内に配置され、位置決め部材122と接触して第1の後方並進カウル54を移動させるように構成される。この実施例では、例えばバネ等の付勢部材136が、位置決めナット134と前方側壁126の間に連結されて、位置決めナット134とロッドアセンブリ114を前方側壁126に向かって付勢する。一実施形態では、前方側壁126及び後方側壁128が減衰部材138を備える。減衰部材138は、それぞれ前方側壁126及び後方側壁128から外側に延伸し、位置決めアセンブリ120の動作時に位置決めナット134と接触する。
図6は、スラストリバーサアセンブリ12の概略図である。図6に示す共通の構成要素には、図2で用いたものと同一の参照番号を付してある。この実施例では、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56は各々、第1の部分140と第2の部分142を備える。第1の部分140は実質的に第2の部分142と同様である。この実施例では、アクチュエータアセンブリ94が、係止機構96と各アクチュエータ112とに連結された、スラストリバーサアセンブリ12の操作を制御する制御システム144を備える。係止機構96は、複数のカウルロック146と複数のトラックロック148とを備える。各カウルロック146は、(図2に示す)前方固定カウル58に連結されており、第1の後方並進カウル54の前端80が、この第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58に離脱可能に選択的に係止し、第1の後方並進カウル54が後方向118に移動しないように構成される。この実施例では、第1の後方並進カウル54が、前方固定カウル58に摺動可能に連結された複数のスライダアセンブリ150を備え、前方固定カウル58に対して第1の後方並進カウル54が移動可能である。各トラックロック148が前方固定カウル58に連結されており、スライダアセンブリ150が第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58に離脱可能に選択的に係止するように構成される。1つ又は複数のアクチュエータ112が、ロッドアセンブリ114を収納位置において選択的に係止するように構成されることによって、第2の後方並進カウル56が前方固定カウル58に固定され、第2の後方並進カウル56の後方向118への移動が防止される。更に、第2の後方並進カウル56が前方固定カウル58に係止されることで、第2の後方並進カウル56が第1の後方並進カウル54の後方向118への移動を防止する。
この実施例では、制御システム144が油圧作動油システム154を備える。油圧作動油システム154は、制御システム144内の適切な圧力を維持して制御システム144、カウルロック146、トラックロック148、及び/又はアクチュエータ112への動力供給を可能にする油圧システム156を備える。制御システムはまた、制御システム144内の油圧を減圧して制御システム144、カウルロック146、トラックロック148、及び/又はアクチュエータ112への動力供給を停止する圧力解放システム158を備える。この実施例では、制御システム144が、油圧分離バルブ160、方向制御バルブ162、ロック分離バルブ164、複数のカウルロックバルブ166、及び複数のスライドロックバルブ168を備える。油圧分離バルブ160は、方向制御バルブ162に作動的に連結されており、方向制御バルブ162に選択的に動力供給を行う。
方向制御バルブ162は、各アクチュエータ112に作動的に連結されており、各アクチュェ一夕112に選択的に動力供給を行い、アクチュエータ112を収納位置と展開位置の間で移動させる。一実施形態では、各アクチュエータ112は収納ポート170と展開ポート172とを備える。方向制御バルブ162は、油圧油を収納ポート170及び/又は展開ポート172に選択的に導くように動作する。方向制御バルブ162は更に、油圧油を収納ポート170に導いてアクチュエータ112を動作させ、これによって、ロッドアセンブリ114を前方向116に引き込み、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を第1の操作位置48に移動させる。方向制御バルブ162が更に、油圧油を収納ポート170と展開ポート172とに導いてアクチュエータロック152を解除し、アクチュエータ112内の圧力を均一にすることにより、アクチュエータ112が、ロッドアセンブリ114を後方向118に延伸させ、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を第1の操作位置48から第2の操作位置50へ、第1の操作位置48から第3の操作位置52へ移動させるように動作する。
この実施例では、流体口パイロットアセンブリ174が、油圧分離バルブ160と方向制御バルブ162との間に連結されており、油圧分離バルブ160から方向制御バルブ162への油圧油の流量を調整してアクチュエータ112の動作速度を維持する。流体口パイロットアセンブリ174により、第2の後方並進カウル56が第1の操作位置48から第2の操作位置50に移動するときに、アクチュエータ112を低速の展開速度で動作させ、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が第1の操作位置48から第3の操作位置52に移動するときに、アクチュエータ112を高速の展開速度で動作させることができる。一実施形態では、ロック分離バルブ164が流体口パイロットアセンブリ174に連結されており、流体口パイロットアセンブリ174内に配置された操縦装置(図示せず)を操作して流体口(図示せず)をバイパスし、ロック分離バルブ164が動力供給されると方向制御バルブ162でアクチュエータ112を高速の展開速度で動作させるようにする。或いは、電気油圧式サーボバルブを、油圧分離バルブ160と方向制御バルブ162の間に連結して、アクチュエータ112の動作速度を調節してもよい。
この実施例では、油圧分離バルブ160が更に、ロック分離バルブ164に作動的に連結されており、ロック分離バルブ164に選択的に動力供給が行われる。ロック分離バルブ164が各カウルロックバルブ166と各スライドロックバルブ168とに連結されており、カウルロックバルブ166とスライドロックバルブ168に選択的に動力供給が行われる。各カウルロックバルブ166が複数のカウルロック146に連結されており、各カウルロック146に選択的に動力供給が行われ、第1の後方並進カウル54の前端80が、この第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58に離脱可能に係止する。各スライドロックバルブ168が各トラックロック148に連結されており、トラックロック148に選択的に動力供給が行われることで、対応するスライダアセンブリ150が第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58に離脱可能に係止させる。
動作時は、第1の操作位置48において、油圧分離バルブ160が制御システム144を油圧システム156から分離する。油圧分離バルブ160に動力が供給されると、油圧油が油圧システム156から制御システム144に流れ、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を展開できるようになる。第2の後方並進カウル56を第1の操作位置48から第2の操作位置50に展開する間、トラックロック148とカウルロック146の各々が係合して、第1の後方並進カウル54が前方固定カウル58に係止される。方向制御バルブ162によって、流体が各アクチュエータ112の展開ポート172と収納ポート170とに導かれると、アクチュエータロック152が解除され、アクチュエータ112に動力が供給され、ロッドアセンブリ114が延伸し、第2の後方並進カウル56が第1の操作位置48から第2の操作位置50へ移動する。ロッドアセンブリ114が位置決めアセンブリ120に係合すると、第2の後方並進カウル56が第2の操作位置50に配置される。方向制御バルブ162が作動して展開ポート172から圧力が解放されると、収納ポート170のみに圧力が導かれ、アクチュエータ112によって、ロッドアセンブリ114と第2の後方並進カウル56とが第1の操作位置48に引き込まれる。
第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56とを第1の操作位置48から第3の操作位置52へ展開する間、ロック分離バルブ164が、カウルロックバルブ166とスライドロックバルブ168に動力供給が行われるように動作する。カウルロックバルブ166とスライドロックバルブ168はそれぞれ、カウルロック146とトラックロック148に動力を供給するように動作し、第1の後方並進カウル54を前方固定カウル58から解除する。方向制御バルブ162によって、流体が展開ポート172と収納ポート170とに導かれ、アクチュエータロック152が解除され、ロッドアセンブリ114が延伸することによって、第2の後方並進カウル56が後方向118へ移動し、位置決めアセンブリ120が第1の後方並進カウル54を後方向118に移動させる。第3の操作位置52においては、付勢部材136が第1の後方並進カウル54を第2の後方並進カウル56に向かって付勢する。
制御システム144が第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を収納するように動作すると、展開ポート172から圧力を解放するように方向制御バルブ162が動作し、収納ポート170のみに圧力が導かれ、アクチュエータ112によって、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が第1の操作位置48に引き込まれる。第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56とが第1の操作位置48にある場合、ロック分離バルブ164は、圧力をカウルロックバルブ166とスライドロックバルブ168から解放するように動作し、カウルロック146とトラックロック148とが係合して、第1の後方並進カウル54が前方固定カウル58に係止される。油圧分離バルブ160はまた、制御システム144を油圧システム156から分離させる。
航空機の運転中、パイロット又は操縦士が、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を、第1の操作位置48、第2の操作位置50、及び第3の操作位置52に選択的に配置することができる。例えば、航空機が離陸モードで動作しているか又は航行モード(即ち、通常の飛行状態)で運転されている間、操縦士は、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56を選択的に第1の操作位置(即ち、収納位置)48に配置することができる。第1の操作位置48では、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56が前方固定カウル58に対して完全に引き込まれ、ファンアセンブリ16から排出された空気流42の第2の部分46の実質的に全てがファンノズルダクト38を通って第1の排気口26からファンノズルダクト38を出る。
航空機が(降下、着陸、又は他の低推力状態のような)非設計点での飛行状態にある場合、パイロット又は操縦士は、任意で第2の後方並進カウル56を第1の操作位置48から後方向118へ軸方向に並進させることによって、ファンダクト領域を並行して増大させつつ、第2の操作位置(即ち、中間動作モード)50を選択できる。具体的には、第1の排出領域102を第2の排出領域106に増大させることによって、ファンノズルダクト38を流れる空気流42の量を増大させてファンの出口圧力を減少させ、それによりファンアセンブリ16の効率を高める。更に、噴射速度が低下するので騒音が低減する。
航空機の着陸時、パイロット又は操縦士は逆推力を発生させたいと考えるが、操縦士が、第1の後方並進カウル54と第2の後方並進カウル56をそれぞれ、第1の操作位置48又は第2の操作位置50から第3の操作位置52に移動させることを選択してもよい。具体的には、第3の操作位置52では、フローダイレクトアセンブリ88で空気流42の第2の部分46の実質的に全てをカスケードボックス86に導き、逆推力を発生させて航空機を減速させることができる。
本明細書に記載のスラストリバーサアセンブリによって、並進カウルの移動による曲げ応力によってスラストリバーサアセンブリの各部に生ずる亀裂に起因する、並進カウル及びガスタービン推進システムの損傷を減少させることができる。より具体的には、本明細書に記載の方法及びシステムによって、曲げ負荷をスラストリバーサアセンブリからカウルへ移すことができる。したがって、スラストリバーサアセンブリの動作寿命が延び、それによりガスタービン推進システムの修理コスト及びメンテナンスコストを削減することができる。
上述の方法、システム、及び装置によって、ターボファンエンジンアセンブリから排出される空気流の調節が容易になる。更に、本明細書に記載の実施形態では、第1の並進カウル及び第2の並進カウルを前方固定カウルに対して選択的に配置し、第1の並進カウル、第2の並進カウル、及びターボファンエンジンアセンブリの間で画定される排出領域を調節するスラストリバーサアセンブリを提供することによって、ターボファンエンジンアセンブリから排出される推力の方向調節が容易になる。第1の並進カウルと第2の並進カウルを選択的に配置することによって、スラストリバーサアセンブリは、ターボファン推進システムから排出される空気流の調節を容易にする。このように、本明細書に記載の実施形態によって、ターボファンエンジンアセンブリの動作を改善し、ターボファン推進システムの動作効率を高めることができる。
以上、ターボファン推進システム用スラストリバーサの操作方法、システム、及び装置の実施例を詳述した。当該システム及び方法が、本明細書に記載の具体的な実施形態に限定されることはない。むしろ、当該システムの各構成要素及び/又は当該方法の各ステップを、本明細書に記載のその他の構成要素及び/又はステップと別個独立に利用してもよい。例えば、当該方法をその他のガスタービンエンジンシステム及び方法と組み合わせて使用してもよく、本明細書に記載の航空機エンジンシステム及び方法での実施にのみ限定されることはない。むしろ、その他の多数のガスタービン推進システムの用途に関連した実施形態を実施及び利用することができる。
図面によっては、本発明の様々な実施形態の具体的な特徴が図示されていたり図示されていなかったりすることがあるが、それはあくまでも便宜上のものである。本発明の原理に従って、図面の任意の特徴をその他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照及び/又はクレームすることができる。
本明細書では、最適な態様を含めた例を用いて本発明を開示しているが、これによって当業者は、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びにこれに付随する任意の方法の実施を含め、本発明を実施することができる。本発明の特許請求の範囲は請求項に記載されているが、当業者に想到可能なその他の例も包含し得る。こうしたその他の例は、請求項の文言と相違ない構成要素を有する場合、又は請求項の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
10 ターボファンエンジンアセンブリ
12 スラストリバーサアセンブリ
14 コアガスタービンエンジン
16 ファンアセンブリ
18 環状コアカウル
20 半径方向外面
22 半径方向内面
24 吸気口
26 第1の排気口
28 第2の排気口
30 中心軸
32 ファンナセル
34 半径方向外面
36 半径方向内面
38 ファンノズルダクト
40 流路
42 空気流
44 第1の部分
46 第2の部分
48 第1の操作位置
50 第2の操作位置
52 第3の操作位置
54 第1の後方並進カウル
56 第2の後方並進カウル
58 前方固定カウル
60 排出領域
62 半径方向内面
64 前端
66 後端
68 排出ノズル
70 スロート領域
72 断面領域
74 半径方向外側パネル
76 半径方向内側パネル
78 キャビティ
80 前端
82 後端
84 カスケード式ターニングベーン
86 カスケードボックス
88 フローダイレクトアセンブリ
90 内面
92 外面
94 アクチュエータアセンブリ
96 係止機構
98 距離
100 距離
102 第1の排出領域
104 流路
106 第2の排出領域
108 断面領域
110 断面領域
112 アクチュエータ
114 ロッドアセンブリ
116 前方向
118 後方向
120 位置決めアセンブリ
122 位置決め部材
124 内面
126 前方側壁
128 後方側壁
130 スロット
132 長さ
134 位置決めナット
136 付勢部材
138 減衰部材
140 第1の部分
142 第2の部分
144 制御システム
146 カウルロック
148 トラックロック
150 スライダアセンブリ
152 アクチュエータロック
154 油圧作動油システム
156 油圧システム
158 圧力解放システム
160 油圧分離バルブ
162 方向制御バルブ
164 ロック分離バルブ
166 ロックバルブ
168 スライドロックバルブ
170 収納ポート
172 展開ポート
174 流体口パイロットアセンブリ

Claims (16)

  1. コアガスタービンエンジン(14)と、
    前記コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウル(18)と、
    前記コアカウルから半径方向外側に配置されたナセル(32)であって、前記コアカウルと該ナセル(32)の一部との間にファンノズルダクト(38)を画定する、固定カウル(58)を備えたナセル(32)とを備える、ターボファンエンジンアセンブリ(10)に使用するスラストリバーサアセンブリ(12)であって、
    前記固定カウルに対して配置可能な、前記ナセルに摺動可能に連結された第1の並進カウル(54)と、
    前記第1の並進カウルに対して配置可能な第2の並進カウル(56)であって、前記第1の並進カウルが前記固定カウルと該第2の並進カウル(56)との間に配置されるように前記ナセルに摺動可能に連結された第2の並進カウル(56)と、
    前記第1の並進カウルに連結された位置決めアセンブリ(120)と、
    アクチュエータとロッドアセンブリを備え、前記第2の並進カウルを選択的に移動させるように前記第2の並進カウルに作動的に連結されたアクチュエータアセンブリ(94)であって、前記位置決めアセンブリに係合して前記第1の並進カウルを選択的に移動させるように構成されたアクチュエータアセンブリ(94)と、
    前記アクチュエータ(112)に連結されたアクチュエータロック(152)であって、前記第2の並進カウル(56)を前記固定カウル(58)に離脱可能に係止するアクチュエータロックを備える、
    スラストリバーサアセンブリ(12)。
  2. 前記アクチュエータアセンブリ(94)が、前記第1の並進カウル(54)と前記第2の並進カウル(56)を、第1の操作位置(48)、第2の操作位置(50)、及び第3の操作位置(52)の間で移動させるように構成されており、
    前記第1の並進カウルと前記第2の並進カウルが、前記第1の操作位置にある前記固定カウル(58)に隣接して配置され、前記第2の並進カウルが前記第2の操作位置で前記第1の並進カウルから離間して配置され、
    前記第1の並進カウルが前記第3の操作位置で前記固定カウルから離間して配置された、
    請求項1に記載のスラストリバーサアセンブリ(12)。
  3. 前記アクチュエータアセンブリが前記位置決めアセンブリ(120)に係合し、前記第1の並進カウル(54)を前記第1の操作位置(48)と前記第3の操作位置(52)との間で移動させる、請求項2に記載のスラストリバーサアセンブリ(12)。
  4. 前記アクチュエータアセンブリ(94)が、前記固定カウル(58)に連結された複数のカウルロック(146)を備え、
    前記複数のカウルロック(146)は、前記第1の並進カウル(54)を前記固定カウル(58)に離脱可能に係止する、
    請求項2に記載のスラストリバーサアセンブリ(12)。
  5. 前記第1の並進カウル(54)がスライダアセンブリ(150)を備え、
    前記スラストリバーサアセンブリが更に、前記固定カウル(58)に連結され且つ前記スライダアセンブリに選択的に係合するように構成されたトラックロック(148)を備え、前記第1の並進カウルが前記固定カウルに離脱可能に係止される、
    請求項2に記載のスラストリバーサアセンブリ(12)。
  6. 前記位置決めアセンブリ(120)が、前記第1の並進カウル(54)に連結された位置決め部材(122)を備え、
    前記位置決め部材が、前方側壁(126)及び後方側壁(128)の間で延在するスロット(130)を画定し、
    前記ロッドアセンブリ(114)が、前記スロットを貫通し、且つ前記後方側壁に接触することによって、前記第1の並進カウルが前記第1の操作位置(48)から前記第3の操作位置(52)に移動するように構成されるとともに、前記前方側壁に接触することによって、前記第1の並進カウルが前記第3の操作位置から前記第1の操作位置に移動するように構成された、
    請求項2に記載のスラストリバーサアセンブリ(12)。
  7. コアガスタービンエンジン(14)と、
    前記コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウル(18)と、
    前記コアカウルから半径方向外側に配置された、固定カウル(58)を備えたナセル(32)であって、該ナセルと前記コアカウルとの間にファンノズルダクト(38)を画定するナセル(32)と、
    前記ナセルに連結された、前記ガスタービンエンジンの推力を調節するスラストリバーサアセンブリ(12)であって、
    前記固定カウルに対して配置可能な、前記ナセルに摺動可能に連結された第1の並進カウル(54)と、
    前記第1の並進カウルに対して配置可能な、前記ナセルに摺動可能に連結された第2の並進カウル(56)であって、前記第1の並進カウルが前記固定カウルと該第2の並進カウル(56)との間に配置される第2の並進カウル(56)と、
    前記第1の並進カウルに連結された位置決めアセンブリ(120)と、
    アクチュエータとロッドアセンブリを備え、前記第2の並進カウルを選択的に移動させるように前記第2の並進カウルに作動的に連結されたアクチュエータアセンブリ(94)であって、前記位置決めアセンブリに係合して前記第1の並進カウルを選択的に移動させるように構成されたアクチュエータアセンブリ(94)と、
    前記アクチュエータ(112)に連結されたアクチュエータロック(152)であって、前記第2の並進カウル(56)を前記固定カウル(58)に離脱可能に係止するアクチュエータロックを備える、スラストリバーサアセンブリとを備えた、
    ターボファンエンジンアセンブリ(100)。
  8. 前記アクチュエータアセンブリ(94)が、前記第1の並進カウル(54)と前記第2の並進カウル(56)を第1の操作位置(48)、第2の操作位置(50)、及び第3の操作位置(52)の間で移動させるように構成され、
    前記第1の並進カウルと前記第2の並進カウルが、前記第1の操作位置にある前記固定カウル(58)に隣接して配置され、
    第2の並進カウルが、前記第2の操作位置で前記第1の並進カウルから離間して配置され、
    前記第1の並進カウルが前記第3の操作位置で前記固定カウルから離間して配置された、
    請求項7に記載のターボファンエンジンアセンブリ(10)。
  9. 前記アクチュエータアセンブリが前記位置決めアセンブリ(120)に係合し、前記第1の並進カウル(54)を前記第1の操作位置(48)と前記第3の操作位置(52)との間で移動させる、
    請求項8に記載のターボファンエンジンアセンブリ(10)。
  10. 前記アクチュエータアセンブリ(94)が、前記固定カウル(58)に連結された複数のカウルロック(146)を備え、
    前記複数のカウルロック(146)は、前記第1の並進カウル(54)を前記固定カウル(58)に離脱可能に係止する、
    請求項8に記載のターボファンエンジンアセンブリ(10)。
  11. 前記第1の並進カウル(54)がスライダアセンブリ(150)を備え、
    前記スラストリバーサアセンブリが更に、前記固定カウル(58)に連結され且つ前記スライダアセンブリに選択的に係合するように構成されたトラックロック(148)を備え、前記第1の並進カウルが前記固定カウルに離脱可能に係止される、
    請求項8に記載のターボファンエンジンアセンブリ(10)。
  12. 前記位置決めアセンブリ(120)が、前記第1の並進カウル(54)に連結された位置決め部材(122)を備え、
    前記位置決め部材が、前方側壁(126)及び後方側壁(128)の間で延在するスロット(130)を画定し、
    前記ロッドアセンブリ(114)が、前記スロットを貫通し、且つ前記後方側壁に接触することによって、前記第1の並進カウルが前記第1の操作位置(48)から前記第3の操作位置(52)に移動するように構成されるとともに、前記前方側壁に接触することによって、前記第1の並進カウルが前記第3の操作位置から前記第1の操作位置に移動するように構成された、
    請求項8に記載のターボファンエンジンアセンブリ(10)。
  13. ターボファンエンジンアセンブリを運転する方法であって:
    前記ターボファンエンジンアセンブリは、
    コアガスタービンエンジン(14)と、
    前記コアガスタービンエンジンを囲撓するコアカウル(18)と、
    前記コアカウルから半径方向外側に配置されたナセル(32)であって、前記コアカウルと該ナセル(32)の一部との間にファンノズルダクト(38)を画定するナセル(32)と、
    前記ナセルに連結された固定カウル(58)と、
    前記ナセルに連結され、前記固定カウルに対して配置可能な、第1の並進カウル(54)と、
    前記ナセルに連結され、前記第1の並進カウルに対して配置可能な第2の並進カウルと、
    前記ナセルに連結されたスラストリバーサアセンブリを有し、
    前記第2の並進カウルを第1の操作位置と第2の操作位置の間に選択的に配置して前記ファンノズルダクトの領域を調節するステップと、
    前記第1の並進カウルを、前記第1の操作位置と第3の操作位置の間で選択的に配置するステップであって、ファンダクトノズルとスラストリバーサアセンブリとを流れる空気量を調節し、ターボファンエンジンアセンブリの逆推力の発生を促進するステップと、
    前記第1の並進カウルを前記固定カウルに離脱可能に係止するステップと、
    前記第2の並進カウルを前記固定カウルに離脱可能に係止するステップとを備える、
    ターボファンエンジンアセンブリの運転方法。
  14. 前記第1の並進カウルと前記第2の並進カウルを、前記第1の操作位置にある前記固定カウルに隣接して配置するステップと、
    前記第2の並進カウルを前記第2の操作位置で前記第1の並進カウルから離間して配置するステップと、
    前記第1の並進カウルを前記第3の操作位置で前記固定カウルから離間して配置するステップと、をさらに備える、
    請求項13に記載のターボファンエンジンアセンブリの運転方法。
  15. 前記スラストリバーサアセンブリは、
    前記前記第1の並進カウルに連結された位置決めアセンブリ(120)と、
    前記第1の並進カウルと前記第2の並進カウルに作動的に連結されたアクチュエータアセンブリと、を含み、
    前記方法は、前記アクチュエータアセンブリを操作するステップであって、前記アクチュエータアセンブリは、前記位置決めアセンブリに係合し、前記第1の並進カウルを第1と第3の操作位置の間で選択的に位置決めする、アクチュエータアセンブリを操作するステップを備える、
    請求項14に記載のターボファンエンジンアセンブリの運転方法。
  16. 前記スラストリバーサアセンブリは、
    前記固定カウルに連結され、前記第1の並進カウル(54)を前記固定カウル(58)に離脱可能に係止する、複数のロックを含み、
    さらに、
    前記第1の並進カウル(54)を前記固定カウル(58)に係止するステップと、
    前記第1の並進カウルを前記固定カウルにロックして、前記第2の並進カウルを第1の操作位置と第2の操作位置の間に選択的に配置するステップを備える、
    請求項15に記載のターボファンエンジンアセンブリの運転方法。
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