JPH09177607A - 安定性の向上した可変サイクルガスタービンエンジン - Google Patents
安定性の向上した可変サイクルガスタービンエンジンInfo
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- JPH09177607A JPH09177607A JP8326454A JP32645496A JPH09177607A JP H09177607 A JPH09177607 A JP H09177607A JP 8326454 A JP8326454 A JP 8326454A JP 32645496 A JP32645496 A JP 32645496A JP H09177607 A JPH09177607 A JP H09177607A
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- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
- F02C9/22—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes by adjusting turbine vanes
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- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定性の向上した可変サイクルエンジンを提
供する。 【解決手段】 可変ガスタービンエンジン（１０）は、
コアユニット（３０）を有しており、このコアニット
（３０）は、ガイドベーン列（３６）と、ハイブリッド
段（３８）と、を有しており、このハイブリッド段（３
８）は、さらにロータブレード列（４０）と、ステータ
ベーン列（４２）と、を有している。上記エンジンは、
少なくとも２モードで運転できるようにされており、こ
の２つのモードでは、上記コアユニットへと異なった量
の作動媒体空気が導入されている。また、それぞれのモ
ードは、異なった熱力学的サイクルに対応するようにな
っている。ハイブリッドステータベーン列の複数のベー
ン（５４）は、２段可変とされていて、それぞれの前縁
セグメント（１４０）と、後縁セグメント（１４６）
は、ピッチ角度が別々に可変となっている。
供する。 【解決手段】 可変ガスタービンエンジン（１０）は、
コアユニット（３０）を有しており、このコアニット
（３０）は、ガイドベーン列（３６）と、ハイブリッド
段（３８）と、を有しており、このハイブリッド段（３
８）は、さらにロータブレード列（４０）と、ステータ
ベーン列（４２）と、を有している。上記エンジンは、
少なくとも２モードで運転できるようにされており、こ
の２つのモードでは、上記コアユニットへと異なった量
の作動媒体空気が導入されている。また、それぞれのモ
ードは、異なった熱力学的サイクルに対応するようにな
っている。ハイブリッドステータベーン列の複数のベー
ン（５４）は、２段可変とされていて、それぞれの前縁
セグメント（１４０）と、後縁セグメント（１４６）
は、ピッチ角度が別々に可変となっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変サイクルガス
タービンエンジンに関し、より詳細には、安定性の向上
した２段可変ステータベーンを有するハイブリッドステ
ージを有するエンジンに関する。
タービンエンジンに関し、より詳細には、安定性の向上
した２段可変ステータベーンを有するハイブリッドステ
ージを有するエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機ガスタービンエンジンは、高度
と、飛行速度と、出力設定等、広い運転状態において運
転がなされる。上記したような運転状態において広く運
転条件を変化させるには、異なった、また時として相反
する要求をエンジンに対して課することになる。従っ
て、エンジンは、典型的にはそのエンジンが最も頻繁に
使用される運転状態の部分においてピーク性能を発揮す
るように設計がなされている。この結果、エンジン性能
は、上記以外の条件下では副次的に最適化されたものと
なってしまう。また、可変ピッチブレードと可変ピッチ
ベーン等の機械的デバイスを、特別な制御手法とともに
使用してエンジン性能が最適化付近となる上記運転状態
部分を、最大化させることも通常実施されている。しか
しながら、これらのデバイス及び手法は、上記エンジン
の基本的熱力学的サイクルを変えるものではなく、従っ
て上記エンジンの運転状態全てにわたって均一な最適性
能を与えることはできない。
と、飛行速度と、出力設定等、広い運転状態において運
転がなされる。上記したような運転状態において広く運
転条件を変化させるには、異なった、また時として相反
する要求をエンジンに対して課することになる。従っ
て、エンジンは、典型的にはそのエンジンが最も頻繁に
使用される運転状態の部分においてピーク性能を発揮す
るように設計がなされている。この結果、エンジン性能
は、上記以外の条件下では副次的に最適化されたものと
なってしまう。また、可変ピッチブレードと可変ピッチ
ベーン等の機械的デバイスを、特別な制御手法とともに
使用してエンジン性能が最適化付近となる上記運転状態
部分を、最大化させることも通常実施されている。しか
しながら、これらのデバイス及び手法は、上記エンジン
の基本的熱力学的サイクルを変えるものではなく、従っ
て上記エンジンの運転状態全てにわたって均一な最適性
能を与えることはできない。
【０００３】上記エンジンは、単一の熱力学的サイクル
に基づいているので、これらを単一サイクルエンジンと
呼ぶ。近年の市販されているエンジンのほとんどは、単
一サイクルエンジンの良い例である。これらは、運転さ
れるほとんどの巡航状態（高高度、高亜音速対気速度、
中程度のエンジン出力等）において優れた燃費を示す
が、エンジンの運転寿命のうちの比較的少ない部分では
あるが、別の運転条件においては燃費がより劣ってしま
う。
に基づいているので、これらを単一サイクルエンジンと
呼ぶ。近年の市販されているエンジンのほとんどは、単
一サイクルエンジンの良い例である。これらは、運転さ
れるほとんどの巡航状態（高高度、高亜音速対気速度、
中程度のエンジン出力等）において優れた燃費を示す
が、エンジンの運転寿命のうちの比較的少ない部分では
あるが、別の運転条件においては燃費がより劣ってしま
う。
【０００４】可変サイクルエンジンは、エンジン運転状
態において適切に条件変更を行わせるための別の手法で
ある。この可変サイクルエンジンは、２つ以上のいかな
るモードにおいても運転することができ、それぞれのモ
ードは、明確に異なった熱力学的サイクルに対応してい
る。それぞれのモードは、所定の運転状態部分において
可能な最高性能を達成するように特に設計されている。
例えば、航空母艦に搭載される軍事用航空機には、離陸
時等、出力を増強するべき限定的な期間中、高い比推力
（単位エアフローあたりの推力すなわち、単位前面面積
あたりの推力）が必要とされるとともに、上記航空機の
戦闘半径を最大化させるため良好な燃料経済性が要求さ
れる。単一サイクルエンジンでは、上記双方の要求を満
足させることができず、かつ、どちらの要求も緩和する
ことはできないので、可変サイクルエンジンにより、上
記相反する要求を満足させることが必要である。
態において適切に条件変更を行わせるための別の手法で
ある。この可変サイクルエンジンは、２つ以上のいかな
るモードにおいても運転することができ、それぞれのモ
ードは、明確に異なった熱力学的サイクルに対応してい
る。それぞれのモードは、所定の運転状態部分において
可能な最高性能を達成するように特に設計されている。
例えば、航空母艦に搭載される軍事用航空機には、離陸
時等、出力を増強するべき限定的な期間中、高い比推力
（単位エアフローあたりの推力すなわち、単位前面面積
あたりの推力）が必要とされるとともに、上記航空機の
戦闘半径を最大化させるため良好な燃料経済性が要求さ
れる。単一サイクルエンジンでは、上記双方の要求を満
足させることができず、かつ、どちらの要求も緩和する
ことはできないので、可変サイクルエンジンにより、上
記相反する要求を満足させることが必要である。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】上記可変サイクルエン
ジンのサイクル可変性は、しばしば外付けの複数のドア
システムによって達成されており、これらのドアは、開
閉することで補助的なエアインレットポート、又は、エ
アエキゾーストポートを露出させたり閉鎖させたりして
いる。これに加え、又は、これとは別に、複数の内側ド
ア、又は、複数の内側バルブを開閉して、上記エンジン
内において空気流を再循環させることもできる。これら
のシステムによる運転は、注意深く複数の別のエンジン
システムと連携させて、それぞれの運転モードにおい
て、運転モード間のスムーズ、かつ、無事故での移行
等、適切なエンジンの運転を保証する必要がある。明ら
かに、可変サイクルエンジンの不都合な点としては、上
記システムに伴う複雑性、重量、コスト及びその運転等
を挙げることができる。これらの不都合な点はあるもの
の、上記エンジンがその全ての運転モードに課せられる
上記特性についての要求を満足させることが必要とされ
ていた。
ジンのサイクル可変性は、しばしば外付けの複数のドア
システムによって達成されており、これらのドアは、開
閉することで補助的なエアインレットポート、又は、エ
アエキゾーストポートを露出させたり閉鎖させたりして
いる。これに加え、又は、これとは別に、複数の内側ド
ア、又は、複数の内側バルブを開閉して、上記エンジン
内において空気流を再循環させることもできる。これら
のシステムによる運転は、注意深く複数の別のエンジン
システムと連携させて、それぞれの運転モードにおい
て、運転モード間のスムーズ、かつ、無事故での移行
等、適切なエンジンの運転を保証する必要がある。明ら
かに、可変サイクルエンジンの不都合な点としては、上
記システムに伴う複雑性、重量、コスト及びその運転等
を挙げることができる。これらの不都合な点はあるもの
の、上記エンジンがその全ての運転モードに課せられる
上記特性についての要求を満足させることが必要とされ
ていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の上記
課題は、可変サイクル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に作動媒体を導入させるため
のエンジンインテークと、中心軸を中心として回転可能
であり、かつ、少なくとも一つのファンブレード列を有
した前記インテーク下流側にあるファンと、前記ファン
下流にあるファンダクトと、前記ファン下流にあり、か
つ、前記ファンダクトと平行になったコアユニットと、
前記ファンと前記ファンダクトの間の連通を制御してい
るファンダクトバイパスバルブと、前記コンプレッサ上
流にあり、かつ、前記コアユニットと前記ファンダクト
の間を選択的に連通させうるコンプレッサバイパスポー
トと、前記コンプレッサバイパスポートを通して前記作
動媒体の流れを制御するためのコンプレッサバイパスバ
ルブと、を有しているものであり、前記コアユニット
は、ガイドベーン列と、ロータブレード列及びステータ
ベーン列を備えたハイブリッド段と、少なくとも一つの
ロータブレード列と、を連続して流れるようにされ、か
つ、前記ハイブリッド段のロータブレードと、前記コン
プレッサのロータブレードと、がそれぞれ共通の回転速
度で上記中心軸を中心として回転可能となったコアコン
プレッサを有しており、前記ファンダクトバイパスバル
ブと、コンプレッサバイパスバルブとは、それぞれが閉
位置と、開位置と、を有しており、かつ、前記ガスター
ビンエンジンは、複数の前記バルブの複数の位置によっ
て決定される少なくとも二つのモードで運転可能とされ
ていて、このうちの一つのモードにおいて前記コアユニ
ットへと導入される前記作動媒体の質量基準の流速が、
それとは別のモードにおいて前記コアユニットへと導入
される前記作動媒体の質量基準の流速を超えるようにさ
れており、前記ガスタービンエンジンは、前記ハイブリ
ッドステータベーン列のそれぞれのベーンが前縁を備え
た前縁セグメントと、後縁を備えた後縁セグメントと、
を有しており、さらに、前記前縁セグメントの方向は、
前記作動媒体に対する前記前縁の迎え角を規制するため
に前縁セグメントピッチ角の範囲で調節可能とされてお
り、前記後縁セグメントの方向は、これとは独立して前
記ハイブリッドベーン列の前記質量基準の流れ容量を制
御するために後縁セグメントピッチ角の範囲内で調節可
能となっていることを特徴とする可変サイクルガスター
ビンエンジンを提供することによって解決される。
課題は、可変サイクル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に作動媒体を導入させるため
のエンジンインテークと、中心軸を中心として回転可能
であり、かつ、少なくとも一つのファンブレード列を有
した前記インテーク下流側にあるファンと、前記ファン
下流にあるファンダクトと、前記ファン下流にあり、か
つ、前記ファンダクトと平行になったコアユニットと、
前記ファンと前記ファンダクトの間の連通を制御してい
るファンダクトバイパスバルブと、前記コンプレッサ上
流にあり、かつ、前記コアユニットと前記ファンダクト
の間を選択的に連通させうるコンプレッサバイパスポー
トと、前記コンプレッサバイパスポートを通して前記作
動媒体の流れを制御するためのコンプレッサバイパスバ
ルブと、を有しているものであり、前記コアユニット
は、ガイドベーン列と、ロータブレード列及びステータ
ベーン列を備えたハイブリッド段と、少なくとも一つの
ロータブレード列と、を連続して流れるようにされ、か
つ、前記ハイブリッド段のロータブレードと、前記コン
プレッサのロータブレードと、がそれぞれ共通の回転速
度で上記中心軸を中心として回転可能となったコアコン
プレッサを有しており、前記ファンダクトバイパスバル
ブと、コンプレッサバイパスバルブとは、それぞれが閉
位置と、開位置と、を有しており、かつ、前記ガスター
ビンエンジンは、複数の前記バルブの複数の位置によっ
て決定される少なくとも二つのモードで運転可能とされ
ていて、このうちの一つのモードにおいて前記コアユニ
ットへと導入される前記作動媒体の質量基準の流速が、
それとは別のモードにおいて前記コアユニットへと導入
される前記作動媒体の質量基準の流速を超えるようにさ
れており、前記ガスタービンエンジンは、前記ハイブリ
ッドステータベーン列のそれぞれのベーンが前縁を備え
た前縁セグメントと、後縁を備えた後縁セグメントと、
を有しており、さらに、前記前縁セグメントの方向は、
前記作動媒体に対する前記前縁の迎え角を規制するため
に前縁セグメントピッチ角の範囲で調節可能とされてお
り、前記後縁セグメントの方向は、これとは独立して前
記ハイブリッドベーン列の前記質量基準の流れ容量を制
御するために後縁セグメントピッチ角の範囲内で調節可
能となっていることを特徴とする可変サイクルガスター
ビンエンジンを提供することによって解決される。
【０００７】すなわち本発明は、可変サイクルエンジン
に関し、この可変サイクルエンジンは、上記エンジン内
において空気流を再変向させる内側バルブによって、マ
ルチモード運転を可能としている。一つの運転モードに
おいては、これをローモードとするが、上記エンジン
は、通常のターボファンエンジンとほとんど同様に運転
される。上記エンジンインテークを通過して空気が導入
され、その後、この空気流は、複数の同心状環状流へと
分けられる。一方の流れは、ファンダクトへと流される
が、もう一方の流れは、コアユニット内へと導入され
る。このコアユニットは、可変ピッチガイドベーン列を
有し、さらにロータブレード列及び可変ピッチステータ
ベーンを備えたハイブリッド圧縮段と、コアコンプレッ
サと、を有している。上記それぞれの流れは、上記ファ
ンダクトの後方端にある内側混合面において再度合流さ
れ、この際合流された流れは、外側エキゾーストノズル
を通して排出される。このモードでは、上記エンジン
は、巡航状態における充分な比推力を発生させることが
でき、かつ、低い燃料消費を達成でき、さらに内部温度
を中程度として運転することが可能である。別の運転モ
ードでは、これをハイモードとするが、上記ファンから
の空気流は、上記ファンダクトへと流入するのが遮られ
ており、そのかわりに上記ガイドベーン列を通して上記
エンジンコアユニットへと導入される。上記コンプレッ
サの上流側では、上記空気流は２つの流れへと分けられ
るが、そのうちの一方は、上記コンプレッサへと流入
し、別の空気流は、コンプレッサバイパスポートを通し
て上記ファンダクトへと流される。上記ハイモードで
は、上記エンジンは、上記ローモードよりも、より高い
比推力を発生させているが、燃料消費が増加して経済性
が悪化し、かつ、内部温度が高くなってしまう。
に関し、この可変サイクルエンジンは、上記エンジン内
において空気流を再変向させる内側バルブによって、マ
ルチモード運転を可能としている。一つの運転モードに
おいては、これをローモードとするが、上記エンジン
は、通常のターボファンエンジンとほとんど同様に運転
される。上記エンジンインテークを通過して空気が導入
され、その後、この空気流は、複数の同心状環状流へと
分けられる。一方の流れは、ファンダクトへと流される
が、もう一方の流れは、コアユニット内へと導入され
る。このコアユニットは、可変ピッチガイドベーン列を
有し、さらにロータブレード列及び可変ピッチステータ
ベーンを備えたハイブリッド圧縮段と、コアコンプレッ
サと、を有している。上記それぞれの流れは、上記ファ
ンダクトの後方端にある内側混合面において再度合流さ
れ、この際合流された流れは、外側エキゾーストノズル
を通して排出される。このモードでは、上記エンジン
は、巡航状態における充分な比推力を発生させることが
でき、かつ、低い燃料消費を達成でき、さらに内部温度
を中程度として運転することが可能である。別の運転モ
ードでは、これをハイモードとするが、上記ファンから
の空気流は、上記ファンダクトへと流入するのが遮られ
ており、そのかわりに上記ガイドベーン列を通して上記
エンジンコアユニットへと導入される。上記コンプレッ
サの上流側では、上記空気流は２つの流れへと分けられ
るが、そのうちの一方は、上記コンプレッサへと流入
し、別の空気流は、コンプレッサバイパスポートを通し
て上記ファンダクトへと流される。上記ハイモードで
は、上記エンジンは、上記ローモードよりも、より高い
比推力を発生させているが、燃料消費が増加して経済性
が悪化し、かつ、内部温度が高くなってしまう。
【０００８】上記に説明した可変サイクルエンジンの欠
点のうちの一つは、上記説明したそれぞれのモードにお
いて、上記コアユニットへと導入させる空気量（単位時
間当たりに流れる質量）が異なることに関係する。上記
ハイモードでは、上記ガイドベーン列の複数のベーン
は、より大量の空気を上記コアユニットへと導入させる
ようにそのピッチ角が開くように配列される。上記ハイ
ブリッド段のステータベーン列の複数のベーンは、開か
れたピッチ角で似たように配列されていて、上記複数の
ハイブリッドベーンと上記空気流の局所的流れ方向の間
のインシデンスアングル(incidence angle)すなわち、
迎え角、は、複数の上記ベーンが空力学的に安定運転で
きる迎え角の範囲内となっている。このような開いたベ
ーン配置はまた、上記ハイブリッドベーン列の流れ領域
（すなわち、複数のベーン間流路が集合している領域）
の上記空気流が、上記ファンから大量の空気を受け取る
ようにするのを保証している。上記エンジンが上記ロー
モードで運転されている場合には、明らかにわずかな空
気量が、これに対応した低速で上記コアユニットへと導
入される。複数の上記ガイドベーンは、より閉じたピッ
チ角とされていて、このピッチ角は、上記低い空気速度
に対応するようにされている。複数の上記ハイブリッド
ベーンは、また、より閉じたピッチ角に配列されてお
り、上記迎え角は、上記速度低減の影響もあり、空力的
な安定領域にとどまっている。不都合なことには、上記
閉じたピッチ角はまた、上記ハイブリッドベーン列にお
ける流れ面積を低減させてしまい、その流れ容量を制限
してしまうことになる。このような流れ容量低下は、上
記ローモードで上記コアユニットへと導入される空気量
を減少させ過ぎてしまうことになる（上記ハイモードに
比べて）。この結果、上記ハイブリッドロータブレード
列の下流圧は、上がってしまい、上記ロータブレード列
が、空力的不安定領域とされ易くなり、この不安定性
は、複数の上記ハイブリッドベーンの閉鎖により生じる
不安定性に類似したものである。
点のうちの一つは、上記説明したそれぞれのモードにお
いて、上記コアユニットへと導入させる空気量（単位時
間当たりに流れる質量）が異なることに関係する。上記
ハイモードでは、上記ガイドベーン列の複数のベーン
は、より大量の空気を上記コアユニットへと導入させる
ようにそのピッチ角が開くように配列される。上記ハイ
ブリッド段のステータベーン列の複数のベーンは、開か
れたピッチ角で似たように配列されていて、上記複数の
ハイブリッドベーンと上記空気流の局所的流れ方向の間
のインシデンスアングル(incidence angle)すなわち、
迎え角、は、複数の上記ベーンが空力学的に安定運転で
きる迎え角の範囲内となっている。このような開いたベ
ーン配置はまた、上記ハイブリッドベーン列の流れ領域
（すなわち、複数のベーン間流路が集合している領域）
の上記空気流が、上記ファンから大量の空気を受け取る
ようにするのを保証している。上記エンジンが上記ロー
モードで運転されている場合には、明らかにわずかな空
気量が、これに対応した低速で上記コアユニットへと導
入される。複数の上記ガイドベーンは、より閉じたピッ
チ角とされていて、このピッチ角は、上記低い空気速度
に対応するようにされている。複数の上記ハイブリッド
ベーンは、また、より閉じたピッチ角に配列されてお
り、上記迎え角は、上記速度低減の影響もあり、空力的
な安定領域にとどまっている。不都合なことには、上記
閉じたピッチ角はまた、上記ハイブリッドベーン列にお
ける流れ面積を低減させてしまい、その流れ容量を制限
してしまうことになる。このような流れ容量低下は、上
記ローモードで上記コアユニットへと導入される空気量
を減少させ過ぎてしまうことになる（上記ハイモードに
比べて）。この結果、上記ハイブリッドロータブレード
列の下流圧は、上がってしまい、上記ロータブレード列
が、空力的不安定領域とされ易くなり、この不安定性
は、複数の上記ハイブリッドベーンの閉鎖により生じる
不安定性に類似したものである。
【０００９】この様な欠点は、当然ながら、上記２つの
モードのそれぞれにおいて上記コアユニットへと導入さ
れる空気量の差を低減することにより克服することがで
きる。このような差を低減させることによって、複数の
上記ハイブリッドベーンの配列を設定することができ、
このような配列とすることで、上記ローモードにおいて
適切な流れ容量としつつ、許容可能な迎え角とすること
ができる。しかしながら、上記空気流量差を減少させる
ことは、これらに対応した熱力学的サイクルの差を低減
させることにもなり、サイクル可変性の利点が減少した
り、又は、喪失してしまうことがあった。上述したよう
に、サイクル可変性という可能な利点を実用化させるた
めには、可変サイクルエンジンの複雑さと、コストと
を、適正化させる必要もあった。
モードのそれぞれにおいて上記コアユニットへと導入さ
れる空気量の差を低減することにより克服することがで
きる。このような差を低減させることによって、複数の
上記ハイブリッドベーンの配列を設定することができ、
このような配列とすることで、上記ローモードにおいて
適切な流れ容量としつつ、許容可能な迎え角とすること
ができる。しかしながら、上記空気流量差を減少させる
ことは、これらに対応した熱力学的サイクルの差を低減
させることにもなり、サイクル可変性の利点が減少した
り、又は、喪失してしまうことがあった。上述したよう
に、サイクル可変性という可能な利点を実用化させるた
めには、可変サイクルエンジンの複雑さと、コストと
を、適正化させる必要もあった。
【００１０】従って、本発明の目的は、それぞれが空力
的安定性を有する少なくとも２つの運転モードを有する
上述したタイプの可変サイクルエンジンを提供すること
にある。また、それぞれ対応する熱力学的サイクルは、
サイクル可変性の欠点を克服し、かつ、十分に異なった
ものとされている。
的安定性を有する少なくとも２つの運転モードを有する
上述したタイプの可変サイクルエンジンを提供すること
にある。また、それぞれ対応する熱力学的サイクルは、
サイクル可変性の欠点を克服し、かつ、十分に異なった
ものとされている。
【００１１】本発明の可変サイクルエンジンによれば、
ハイブリッド段に異なった量の空気量を導入させること
ができるように運転可能であり、このガスタービンエン
ジンは、上記ハイブリッド段の上記ステータベーン列と
して、２段可変ベーン(bivariable vane)を有してい
る。それぞれの２段可変ベーンは、前縁セグメントと、
後縁セグメントと、を有しており、上記それぞれのセグ
メントは、それぞれのピッチ角度範囲にわたって独立に
調節可能とされている。上記複数のセグメントが別々に
調節可能となっていることにより、安定的な迎え角を維
持させつつ、上記２つのモードの差の実際の空気流差に
は比例しないように、上記ベーン列の流れ容量を変化さ
せて、上記相反する要求を満足させることができる。
ハイブリッド段に異なった量の空気量を導入させること
ができるように運転可能であり、このガスタービンエン
ジンは、上記ハイブリッド段の上記ステータベーン列と
して、２段可変ベーン(bivariable vane)を有してい
る。それぞれの２段可変ベーンは、前縁セグメントと、
後縁セグメントと、を有しており、上記それぞれのセグ
メントは、それぞれのピッチ角度範囲にわたって独立に
調節可能とされている。上記複数のセグメントが別々に
調節可能となっていることにより、安定的な迎え角を維
持させつつ、上記２つのモードの差の実際の空気流差に
は比例しないように、上記ベーン列の流れ容量を変化さ
せて、上記相反する要求を満足させることができる。
【００１２】本発明の１つの実施例では、上記前縁セグ
メントを調節すべき角度範囲は、上記コンプレッサバイ
パスポートを、上記ハイブリッド段ステータベーン列上
流に配置させることによって最低限にされている。
メントを調節すべき角度範囲は、上記コンプレッサバイ
パスポートを、上記ハイブリッド段ステータベーン列上
流に配置させることによって最低限にされている。
【００１３】本発明の主要な効果は、エンジン安定性に
影響を与えずに上記エンジンの運転状態のほとんどの部
分において最適運転を可能とすることのできるサイクル
可変性を提供できることにある。
影響を与えずに上記エンジンの運転状態のほとんどの部
分において最適運転を可能とすることのできるサイクル
可変性を提供できることにある。
【００１４】本発明の上記特徴及び効果及びその運転に
ついては、本発明の最良の実施例の記載と添付の図面と
を持ってより詳細に説明する。
ついては、本発明の最良の実施例の記載と添付の図面と
を持ってより詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の可変サイクルガ
スタービンエンジン１０を示しており、このガスタービ
ンエンジン１０は、空気といった作動媒体を上記エンジ
ンへと導くインテーク１２と、複数のファンブレード２
０が周方向に分散配置され、かつ、少なくとも１つのフ
ァンブレード列１８を備えたファンセクション１６と、
周方向に複数のファンステータベーン２４が分散配置さ
れた少なくとの一つのファンステータベーン列２２と、
を有している。複数の上記ファンブレード列は、中心軸
２６を中心として回転可能とされている。このエンジン
は、また、連続して流れるようになっているファンダク
ト２８と、コアユニット３０と、を有しており、さら
に、これらは上記ファンとそれぞれが平行に流れるよう
にされている。上記コアユニット３０は、ガイドベーン
列３６と、ハイブリッドロータブレード列４０及びハイ
ブリッドステータベーン列４２を備えたハイブリッド段
３８と、少なくとも１段のロータブレード列を備えたコ
ンプレッサ４６と、を有している。上記コアユニットブ
レード列及び上記コアユニットベーン列は、上記ファン
のブレード等の様に、ガイドベーン５０と、ハイブリッ
ドロータブレード５２とハイブリッドステータベーン５
４等、それぞれ複数のブレードと複数のベーンと、を有
しており、上記ブレード列は、また、上記中心軸２６を
通して回転可能となっている。
スタービンエンジン１０を示しており、このガスタービ
ンエンジン１０は、空気といった作動媒体を上記エンジ
ンへと導くインテーク１２と、複数のファンブレード２
０が周方向に分散配置され、かつ、少なくとも１つのフ
ァンブレード列１８を備えたファンセクション１６と、
周方向に複数のファンステータベーン２４が分散配置さ
れた少なくとの一つのファンステータベーン列２２と、
を有している。複数の上記ファンブレード列は、中心軸
２６を中心として回転可能とされている。このエンジン
は、また、連続して流れるようになっているファンダク
ト２８と、コアユニット３０と、を有しており、さら
に、これらは上記ファンとそれぞれが平行に流れるよう
にされている。上記コアユニット３０は、ガイドベーン
列３６と、ハイブリッドロータブレード列４０及びハイ
ブリッドステータベーン列４２を備えたハイブリッド段
３８と、少なくとも１段のロータブレード列を備えたコ
ンプレッサ４６と、を有している。上記コアユニットブ
レード列及び上記コアユニットベーン列は、上記ファン
のブレード等の様に、ガイドベーン５０と、ハイブリッ
ドロータブレード５２とハイブリッドステータベーン５
４等、それぞれ複数のブレードと複数のベーンと、を有
しており、上記ブレード列は、また、上記中心軸２６を
通して回転可能となっている。
【００１６】上記説明の際に引用した上記ハイブリッド
段とは、コアユニット段とファン段双方との類似性によ
り本願中で名付けたものである。上記ハイブリッドロー
タブレード列は、上記コアコンプレッサと同じ速度で回
転するとともに、上記コンプレッサを通して、その全幅
にわたって互いに連なって流されている。この点につい
ては、この段は上記コア段と同様である。しかしなが
ら、上記エンジンの一つの運転モードでは、空気インテ
ークにより導入された上記全ての作動媒体空気は、上記
ハイブリッド段に導入される。この点について言えば、
ターボファンガスタービンエンジンの本来のコア段は、
上記エンジンインテークに導かれた空気の一部分を受け
取るようになっているので、上記一つの運転モードにお
ける上記段は、ファン段に類似している。
段とは、コアユニット段とファン段双方との類似性によ
り本願中で名付けたものである。上記ハイブリッドロー
タブレード列は、上記コアコンプレッサと同じ速度で回
転するとともに、上記コンプレッサを通して、その全幅
にわたって互いに連なって流されている。この点につい
ては、この段は上記コア段と同様である。しかしなが
ら、上記エンジンの一つの運転モードでは、空気インテ
ークにより導入された上記全ての作動媒体空気は、上記
ハイブリッド段に導入される。この点について言えば、
ターボファンガスタービンエンジンの本来のコア段は、
上記エンジンインテークに導かれた空気の一部分を受け
取るようになっているので、上記一つの運転モードにお
ける上記段は、ファン段に類似している。
【００１７】上記エンジンの別の構成部分として、この
可変ガスタービンエンジン１０は、燃焼器６０と、高圧
タービン６２と、低圧タービン６４と、内側可変面積エ
キゾーストノズル６６と、外側可変面積エキゾーストノ
ズル６８と、を有している。高速シャフト７２は、上記
高圧タービンの上記ブレード列７４を、上記コンプレッ
サと上記ハイブリッド段のそれぞれの上記ブレード列へ
と連結しており、これと同軸とされた低速シャフト７６
は、上記低圧タービンブレード７８を上記ファンブレー
ド列１８へと連結している。エンジン運転中には、上記
タービンは、上記中心軸を中心として回転して、上記フ
ァンブレード列と、上記ハイブリッドロータブレード列
と、コンプレッサロータブレード列と、を回転駆動させ
ている。上記高速シャフト７２及びそのブレード列と
は、上記低速シャフト７６及びそのブレード列よりも高
い角速度で回転している。
可変ガスタービンエンジン１０は、燃焼器６０と、高圧
タービン６２と、低圧タービン６４と、内側可変面積エ
キゾーストノズル６６と、外側可変面積エキゾーストノ
ズル６８と、を有している。高速シャフト７２は、上記
高圧タービンの上記ブレード列７４を、上記コンプレッ
サと上記ハイブリッド段のそれぞれの上記ブレード列へ
と連結しており、これと同軸とされた低速シャフト７６
は、上記低圧タービンブレード７８を上記ファンブレー
ド列１８へと連結している。エンジン運転中には、上記
タービンは、上記中心軸を中心として回転して、上記フ
ァンブレード列と、上記ハイブリッドロータブレード列
と、コンプレッサロータブレード列と、を回転駆動させ
ている。上記高速シャフト７２及びそのブレード列と
は、上記低速シャフト７６及びそのブレード列よりも高
い角速度で回転している。
【００１８】上記エンジンはまた、上記エンジン内にお
いて上記空気流を変向させるための複数の内側バルブを
有している。ファンダクトバイパスバルブ９０は、上記
ファンの下流側に位置しており、上記ファンと上記ファ
ンダクトの間の連通を制御している。どのような好適な
バルブとバルブ制御配置であっても使用することができ
る。例えば、上記バルブとしては、列として周方向に分
散配置され、外側に向かってピボットして開位置となる
ようなヒンジ付きの複数のドアでも良く、これによって
上記ファンと上記ファンダクト間が連通され、又、内側
に向かって閉位置とされて連通を遮断するようにされて
いても良い。上記複数のドアのピボットは、１つ以上の
アクチュエータによっても行うことができ、これらのア
クチュエータは、ユニゾンリングが上記軸方向へと移動
し、さらに好適なリンケージ配置によってそれぞれのド
アに連結されていても良い。コンプレッサバイパスバル
ブ９２は、コンプレッサバイパスポート９４を通して流
れる空気流を制御するようになっていて、選択的に上記
コアユニットと上記ファンダクトの間を連通させるよう
になっている。上記バイパスポートは、上記ハイブリッ
ドロータ列の下流側、かつ、上記コンプレッサの上流側
に位置している。上記ファンダクトバイパスバルブとし
ては、いかなる好適なバルブと駆動手段でも使用するこ
とができる。例えば、上記バルブは、環状体であっても
良く、この環状体は、周方向に回動して、開位置とな
り、とびとびに周方向に分散配置された上記バイパスダ
クト９６の端部９８の複数の吐出用開口に対応するよう
にされていても良く、上記吐出用開口を回動することで
閉塞されるようにされていても良い。
いて上記空気流を変向させるための複数の内側バルブを
有している。ファンダクトバイパスバルブ９０は、上記
ファンの下流側に位置しており、上記ファンと上記ファ
ンダクトの間の連通を制御している。どのような好適な
バルブとバルブ制御配置であっても使用することができ
る。例えば、上記バルブとしては、列として周方向に分
散配置され、外側に向かってピボットして開位置となる
ようなヒンジ付きの複数のドアでも良く、これによって
上記ファンと上記ファンダクト間が連通され、又、内側
に向かって閉位置とされて連通を遮断するようにされて
いても良い。上記複数のドアのピボットは、１つ以上の
アクチュエータによっても行うことができ、これらのア
クチュエータは、ユニゾンリングが上記軸方向へと移動
し、さらに好適なリンケージ配置によってそれぞれのド
アに連結されていても良い。コンプレッサバイパスバル
ブ９２は、コンプレッサバイパスポート９４を通して流
れる空気流を制御するようになっていて、選択的に上記
コアユニットと上記ファンダクトの間を連通させるよう
になっている。上記バイパスポートは、上記ハイブリッ
ドロータ列の下流側、かつ、上記コンプレッサの上流側
に位置している。上記ファンダクトバイパスバルブとし
ては、いかなる好適なバルブと駆動手段でも使用するこ
とができる。例えば、上記バルブは、環状体であっても
良く、この環状体は、周方向に回動して、開位置とな
り、とびとびに周方向に分散配置された上記バイパスダ
クト９６の端部９８の複数の吐出用開口に対応するよう
にされていても良く、上記吐出用開口を回動することで
閉塞されるようにされていても良い。
【００１９】上記エンジンは、２つの運転モードを有し
ており、これらの運転モードでは、上記コアユニット３
０へとバイパスされる空気量（通常は、単位時間当たり
に流れる質量で表される）は、互いに異なっている。上
記エンジンの運転モードは、部分的には、上記バイパス
バルブの複数の位置によって規定されており、また、そ
れぞれのモードは、異なった熱力学的サイクルに対応す
る。
ており、これらの運転モードでは、上記コアユニット３
０へとバイパスされる空気量（通常は、単位時間当たり
に流れる質量で表される）は、互いに異なっている。上
記エンジンの運転モードは、部分的には、上記バイパス
バルブの複数の位置によって規定されており、また、そ
れぞれのモードは、異なった熱力学的サイクルに対応す
る。
【００２０】一つの運転モード、これを高ファン圧比モ
ード、すなわち単にハイモードでは、上記ファンダクト
バイパスバルブは、閉ざされており、上記コンプレッサ
バイパスバルブは開かれている。加えて、上記可変面積
ノズル６６，６８は、それぞれ自動的に調節されて、フ
ァンダクトと、複数のエンジン吐出面１００，１０２の
それぞれにおいて上記流れ面積を最低化させている。
ード、すなわち単にハイモードでは、上記ファンダクト
バイパスバルブは、閉ざされており、上記コンプレッサ
バイパスバルブは開かれている。加えて、上記可変面積
ノズル６６，６８は、それぞれ自動的に調節されて、フ
ァンダクトと、複数のエンジン吐出面１００，１０２の
それぞれにおいて上記流れ面積を最低化させている。
【００２１】作動媒体空気は、実線の矢印で示されてい
るように、上記インテーク１２を通して上記エンジンへ
と導かれ、上記ファン１６を通して流れ、上記ファンダ
クトバイパスバルブ９０は、上記空気の上記ファンダク
トへの進入を防止している。上記空気は、従って、上記
コアユニットへと導入され、上記ガイドベーン列３６
と、少なくともハイブリッド段ロータブレード列４０
と、を通して流されるようになっている。上記コンプレ
ッサバイパスバルブ９２が開かれているので、上記空気
の一部が、上記バイパスダクト９６を通して流れ、上記
ファンダクトへと流れ込むとともに、その空気の残り
は、上記コアコンプレッサと、燃焼器６０と、タービン
６２，６４と、を通って進んで行く。これらの複数の空
気流は、上記ファンダクト及び上記コアユニットの直下
流のそれぞれの吐出面１００，１０１において再度一体
とされ、混合され、この再度一体とされた流れは、上記
エンジン吐出面１０２において上記エンジンから吐出さ
れるようになっている。
るように、上記インテーク１２を通して上記エンジンへ
と導かれ、上記ファン１６を通して流れ、上記ファンダ
クトバイパスバルブ９０は、上記空気の上記ファンダク
トへの進入を防止している。上記空気は、従って、上記
コアユニットへと導入され、上記ガイドベーン列３６
と、少なくともハイブリッド段ロータブレード列４０
と、を通して流されるようになっている。上記コンプレ
ッサバイパスバルブ９２が開かれているので、上記空気
の一部が、上記バイパスダクト９６を通して流れ、上記
ファンダクトへと流れ込むとともに、その空気の残り
は、上記コアコンプレッサと、燃焼器６０と、タービン
６２，６４と、を通って進んで行く。これらの複数の空
気流は、上記ファンダクト及び上記コアユニットの直下
流のそれぞれの吐出面１００，１０１において再度一体
とされ、混合され、この再度一体とされた流れは、上記
エンジン吐出面１０２において上記エンジンから吐出さ
れるようになっている。
【００２２】上記ハイモードは、迅速に燃料が消費され
てコストがかかるが、高水準の推力を発生させることが
でき、また、内部温度が著しく高まるためエンジン部品
の劣化を加速してしまうことになる。従って、このモー
ドは、短距離離陸、又は、戦闘動作のために、短時間だ
け作動させる出力増強が必要な軍事用航空機に好適であ
る。
てコストがかかるが、高水準の推力を発生させることが
でき、また、内部温度が著しく高まるためエンジン部品
の劣化を加速してしまうことになる。従って、このモー
ドは、短距離離陸、又は、戦闘動作のために、短時間だ
け作動させる出力増強が必要な軍事用航空機に好適であ
る。
【００２３】別の運転モードは、低ファン圧力比モー
ド、すなわち、単にローモードと呼ぶが、このモードで
は、上記ファンダクトバイパスバルブは、開かれてお
り、かつ、上記コンプレッサバイパスバルブ９２は閉ざ
されている。加えて、上記可変面積ノズル６６，６８
は、それぞれ自動的に調節されていて、それぞれ上記フ
ァンダクトと、エンジン吐出面１００，１０２と、にお
いて上記流れ面積を最大化させるようにされている。上
記ローモードにおいて、上記エンジンを通って行く上記
作動媒体空気のこれに続いた経路は、破線で示してあ
る。上記ハイモードでは、上記作動媒体空気は、そのイ
ンテークを通して上記エンジンへと入り、上記ファンを
通じて流れて行く。上記ハイモードとは異なり、分岐点
１０６で、上記ファンから吐出された上記空気は、複数
の同心、かつ、環状平行流とされる。このうちの外側
流、すなわち２次流は、上記ファンダクトを通して流さ
れ、それと同心の内側流、すなわち１次流は、上記コア
ユニットへと導入されるようになっている。上記コンプ
レッサバイパスバルブ９２は閉鎖されているので、上記
内側空気流、すなわち上記１次流の上記空気の全量は、
上記ハイブリッド段を通過し、上記コンプレッサへと入
ることになる。上記内側空気流（上記１次流）は、上記
コンプレッサと、上記燃焼器と、上記タービンと、を通
して流れ、それぞれ上記コアユニットと、ファンダクト
吐出面１００，１０２と、の後方において上記外側空気
流と再度一体とされるようになっている。上記再度一体
化された複数の流れは、上記エンジン吐出面１０２にお
いて上記エンジンから吐出される。上記ローモードで
は、上記ハイモードよりも発生する推力は小さいが、上
記エンジン部品は、中程度の内部温度に晒されること及
び著しく僅かな燃料を消費することを特徴とする。この
ローモードは、上記ハイモードと異なり、極限の速度と
推力とが要求されるよりも、長距離、耐久性、経済性の
要求される長時間飛行のために好適である。
ド、すなわち、単にローモードと呼ぶが、このモードで
は、上記ファンダクトバイパスバルブは、開かれてお
り、かつ、上記コンプレッサバイパスバルブ９２は閉ざ
されている。加えて、上記可変面積ノズル６６，６８
は、それぞれ自動的に調節されていて、それぞれ上記フ
ァンダクトと、エンジン吐出面１００，１０２と、にお
いて上記流れ面積を最大化させるようにされている。上
記ローモードにおいて、上記エンジンを通って行く上記
作動媒体空気のこれに続いた経路は、破線で示してあ
る。上記ハイモードでは、上記作動媒体空気は、そのイ
ンテークを通して上記エンジンへと入り、上記ファンを
通じて流れて行く。上記ハイモードとは異なり、分岐点
１０６で、上記ファンから吐出された上記空気は、複数
の同心、かつ、環状平行流とされる。このうちの外側
流、すなわち２次流は、上記ファンダクトを通して流さ
れ、それと同心の内側流、すなわち１次流は、上記コア
ユニットへと導入されるようになっている。上記コンプ
レッサバイパスバルブ９２は閉鎖されているので、上記
内側空気流、すなわち上記１次流の上記空気の全量は、
上記ハイブリッド段を通過し、上記コンプレッサへと入
ることになる。上記内側空気流（上記１次流）は、上記
コンプレッサと、上記燃焼器と、上記タービンと、を通
して流れ、それぞれ上記コアユニットと、ファンダクト
吐出面１００，１０２と、の後方において上記外側空気
流と再度一体とされるようになっている。上記再度一体
化された複数の流れは、上記エンジン吐出面１０２にお
いて上記エンジンから吐出される。上記ローモードで
は、上記ハイモードよりも発生する推力は小さいが、上
記エンジン部品は、中程度の内部温度に晒されること及
び著しく僅かな燃料を消費することを特徴とする。この
ローモードは、上記ハイモードと異なり、極限の速度と
推力とが要求されるよりも、長距離、耐久性、経済性の
要求される長時間飛行のために好適である。
【００２４】上記ローモードでは、上記インテーク１２
へと導入された空気のうちの約５７％から７７％（通常
では６７％）が、上記コアユニット３０へと導入され、
残りの２３％から４３％（通常では３３％）の空気が上
記ファンダクト２８へと導入される。上記ハイモードで
は、上記インテークへ導入された空気の１００％がコア
ユニットへと導入され、このうち１６％から３６％（通
常では２６％）の空気流は、上記バイパスダクト９６を
通して上記ファンダクトへと導入される。従って、上記
ハイモードでは、上記コアユニットへと上記ローモード
の１から１．５倍の空気（１００％を６７％で割ると約
１．５となる）を導入させるようになっている。上記コ
アユニットへと導入される上記空気量の差は、それぞれ
のモードに対応した熱力学的サイクルの差異に直接関連
づけることができ、従って上記相反する運転に対する要
求を満足させることができる。不都合なことではある
が、次に説明するように空気流量差により、さらにエン
ジンの空力的安定性と両立させることが必要とされる。
へと導入された空気のうちの約５７％から７７％（通常
では６７％）が、上記コアユニット３０へと導入され、
残りの２３％から４３％（通常では３３％）の空気が上
記ファンダクト２８へと導入される。上記ハイモードで
は、上記インテークへ導入された空気の１００％がコア
ユニットへと導入され、このうち１６％から３６％（通
常では２６％）の空気流は、上記バイパスダクト９６を
通して上記ファンダクトへと導入される。従って、上記
ハイモードでは、上記コアユニットへと上記ローモード
の１から１．５倍の空気（１００％を６７％で割ると約
１．５となる）を導入させるようになっている。上記コ
アユニットへと導入される上記空気量の差は、それぞれ
のモードに対応した熱力学的サイクルの差異に直接関連
づけることができ、従って上記相反する運転に対する要
求を満足させることができる。不都合なことではある
が、次に説明するように空気流量差により、さらにエン
ジンの空力的安定性と両立させることが必要とされる。
【００２５】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、代表的な図
１のエンジンのガイドベーン５０と、ハイブリッド段ロ
ータブレード５２と、ハイブリッド段ステータベーン５
４と、を径方向内側から見た図であり、２つのエンジン
運転モードでの上記２段可変ベーンの動作を比べた図で
ある。図２（Ａ）と、図２（Ｂ）には、代表的なガイド
ベーン５０が示されており、ハイブリッドロータブレー
ド５２と、ハイブリッド段ステータベーン５４とが、上
記ハイモード（図２（Ａ））及び上記ローモード（図２
（Ｂ））の場合について示してある。上記ガイドベーン
５０と、ハイブリッドステータベーン５４とは、それぞ
れ上記ベーンの正圧面と上記ベーンの負圧面との間にお
いて、その前縁からその後縁半ばにまで延びた平均キャ
ンバラインを有している。例えば、上記ハイブリッドベ
ーンについては図３にそのより詳細を示すが、このハイ
ブリッドベーンは、上記ベーンの前縁１１２から上記ベ
ーンの後縁１１４にまで延び、かつ、上記正圧面１１６
と上記負圧面１１８との中間にある平均キャンバライン
１１０を有している。上記平均キャンバラインの前縁延
長部１１０ａは、直線とされており、これはまた、上記
ベーンの上記前縁延長部１１０ａで上記平均キャンバラ
インに接している。同様に、上記平均キャンバラインの
後縁延長部１１０ｂは、上記ベーンの上記後縁１１４で
上記平均キャンバラインに接している。上記それぞれの
延長部は、上記ピッチ角を定義するには便利であり、こ
のピッチ角は、およそ１２６，１２８，１３０（図２）
等の基準ラインと１１０ａ又は１１０ｂといった平均キ
ャンバラインの延長部の間のなす角である。
１のエンジンのガイドベーン５０と、ハイブリッド段ロ
ータブレード５２と、ハイブリッド段ステータベーン５
４と、を径方向内側から見た図であり、２つのエンジン
運転モードでの上記２段可変ベーンの動作を比べた図で
ある。図２（Ａ）と、図２（Ｂ）には、代表的なガイド
ベーン５０が示されており、ハイブリッドロータブレー
ド５２と、ハイブリッド段ステータベーン５４とが、上
記ハイモード（図２（Ａ））及び上記ローモード（図２
（Ｂ））の場合について示してある。上記ガイドベーン
５０と、ハイブリッドステータベーン５４とは、それぞ
れ上記ベーンの正圧面と上記ベーンの負圧面との間にお
いて、その前縁からその後縁半ばにまで延びた平均キャ
ンバラインを有している。例えば、上記ハイブリッドベ
ーンについては図３にそのより詳細を示すが、このハイ
ブリッドベーンは、上記ベーンの前縁１１２から上記ベ
ーンの後縁１１４にまで延び、かつ、上記正圧面１１６
と上記負圧面１１８との中間にある平均キャンバライン
１１０を有している。上記平均キャンバラインの前縁延
長部１１０ａは、直線とされており、これはまた、上記
ベーンの上記前縁延長部１１０ａで上記平均キャンバラ
インに接している。同様に、上記平均キャンバラインの
後縁延長部１１０ｂは、上記ベーンの上記後縁１１４で
上記平均キャンバラインに接している。上記それぞれの
延長部は、上記ピッチ角を定義するには便利であり、こ
のピッチ角は、およそ１２６，１２８，１３０（図２）
等の基準ラインと１１０ａ又は１１０ｂといった平均キ
ャンバラインの延長部の間のなす角である。
【００２６】再度図２（Ａ）と、図２（Ｂ）と、を参照
すると、上記複数のガイドベーン５０は、可変ピッチベ
ーンとされており、それぞれのベーンは、径方向軸５１
を中心としてピボットするようになっていて、上記ベー
ンの方向(orientation)は、ガイドベーンピッチ角δの
所定角度分にわたって調節できるようにされている（サ
ブスクリプトを付していない符号は、通常角度を表して
いるが、Ｌで示されている符号、又は、Ｈで表されてい
る符号は、上記ローモード又は上記ハイモードいずれか
における角度である）。上記複数のハイブリッドステー
タベーンは、その代表的なベーン５４で表されているよ
うに、２段可変とされている。それぞれの可変ベーン
は、前縁セグメント１４０と、後縁セグメント１４６
と、を有しておりこれらは径方向に延びたヒンジ１５０
を中心として互いにヒンジ止めされている。上記前縁セ
グメントの方向は、前縁セグメントピッチ角θの範囲で
調節可能とされていて、上記前縁１１２の迎え角αを上
記作動媒体の局所的な流れ方向に対して制御するように
なっている。上記後縁セグメント１４６の方向は、後縁
セグメントピッチ角σにわたって独立して調節可能とさ
れている。上記それぞれのピッチ角度をそれぞれ調節す
るためのメカニズムは、本発明が意図するところではな
いので図示していない。
すると、上記複数のガイドベーン５０は、可変ピッチベ
ーンとされており、それぞれのベーンは、径方向軸５１
を中心としてピボットするようになっていて、上記ベー
ンの方向(orientation)は、ガイドベーンピッチ角δの
所定角度分にわたって調節できるようにされている（サ
ブスクリプトを付していない符号は、通常角度を表して
いるが、Ｌで示されている符号、又は、Ｈで表されてい
る符号は、上記ローモード又は上記ハイモードいずれか
における角度である）。上記複数のハイブリッドステー
タベーンは、その代表的なベーン５４で表されているよ
うに、２段可変とされている。それぞれの可変ベーン
は、前縁セグメント１４０と、後縁セグメント１４６
と、を有しておりこれらは径方向に延びたヒンジ１５０
を中心として互いにヒンジ止めされている。上記前縁セ
グメントの方向は、前縁セグメントピッチ角θの範囲で
調節可能とされていて、上記前縁１１２の迎え角αを上
記作動媒体の局所的な流れ方向に対して制御するように
なっている。上記後縁セグメント１４６の方向は、後縁
セグメントピッチ角σにわたって独立して調節可能とさ
れている。上記それぞれのピッチ角度をそれぞれ調節す
るためのメカニズムは、本発明が意図するところではな
いので図示していない。
【００２７】上記ハイモード（図２（Ａ））運転中は、
複数の上記ガイドベーン５０は、開いたピッチ角度に調
節されていて、上記コアユニットへと大量の空気を流す
ようになっており、空気が適切に複数の上記ハイブリッ
ドロータブレード５２へと確実に向かうようにしてい
る。上記作動媒体空気が、上記ハイブリッドロータブレ
ード列を通して流れ、速度成分Ｃx及び速度成分絶対値
Ｖabs（すなわち、上記回転ブレードの基準フレームに
おいて）で上記ブレード列を排出される。上記複数のブ
レードは、上記エンジン中心線を中心として、速度Ｕで
回転しているので、上記ハイブリッドステータベーン５
４の上記前縁に対する空気速度は、Ｖrelであり、これ
は、上記Ｖabsと上記Ｕのベクトル和である。上記図に
見られるように、上記ハイブリッドステータベーン５４
の上記前縁セグメント１４０は、開いたピッチ角θHに
調節されており、上記相対速度ベクトルと上記平均キャ
ンバライン延長部１１０ａの間の上記迎え角αHは、上
記ベーンが確実に空力的に安定して運転できる範囲とさ
れている。上記後縁セグメント１４６は、ピッチ角σH
に調節されていて、上記ハイブリッドベーン列の流れ面
積は、上記ハイブリッドベーン列によって充分な空気量
を流すことができるように大きくされている。
複数の上記ガイドベーン５０は、開いたピッチ角度に調
節されていて、上記コアユニットへと大量の空気を流す
ようになっており、空気が適切に複数の上記ハイブリッ
ドロータブレード５２へと確実に向かうようにしてい
る。上記作動媒体空気が、上記ハイブリッドロータブレ
ード列を通して流れ、速度成分Ｃx及び速度成分絶対値
Ｖabs（すなわち、上記回転ブレードの基準フレームに
おいて）で上記ブレード列を排出される。上記複数のブ
レードは、上記エンジン中心線を中心として、速度Ｕで
回転しているので、上記ハイブリッドステータベーン５
４の上記前縁に対する空気速度は、Ｖrelであり、これ
は、上記Ｖabsと上記Ｕのベクトル和である。上記図に
見られるように、上記ハイブリッドステータベーン５４
の上記前縁セグメント１４０は、開いたピッチ角θHに
調節されており、上記相対速度ベクトルと上記平均キャ
ンバライン延長部１１０ａの間の上記迎え角αHは、上
記ベーンが確実に空力的に安定して運転できる範囲とさ
れている。上記後縁セグメント１４６は、ピッチ角σH
に調節されていて、上記ハイブリッドベーン列の流れ面
積は、上記ハイブリッドベーン列によって充分な空気量
を流すことができるように大きくされている。
【００２８】図２（Ｂ）には、上記ローモードにおける
運転が、これに対応して低速度とされた上記コアユニッ
トへと導入される空気量が減少されることを除き、同様
になっているところを示している。ここで、上記複数の
ガイドベーンは、より閉じた配列へと調節されていて
（δLが、δHよりも小さい）、空気量と、空気速度の低
減と、に対応している。図２（Ｂ）と、図２（Ａ）とを
比較すると、上記軸方向速度Ｃxもまた低くなってい
る。上記ロータ速度Ｕは、これと比例するように低くな
らないので、上記相対速度成分Ｖrelは、上記ローモー
ドでは、上記ハイモードよりもより周方向へと向けられ
ることになる。従って、上記ハイブリッドロータブレー
ドの上記前縁セグメント１４０は、より閉じた位置へと
調節され（すなわち、θLが、θHよりも小さい）、上記
迎え角αLが、空力的安定範囲内とされている。上記前
縁セグメントが、図２（Ａ）と同一の配置にされたまま
とされると、αLは、αHよりも大きくなり、上記ハイブ
リッドステータベーンは、空力的に失速し易くなる。
運転が、これに対応して低速度とされた上記コアユニッ
トへと導入される空気量が減少されることを除き、同様
になっているところを示している。ここで、上記複数の
ガイドベーンは、より閉じた配列へと調節されていて
（δLが、δHよりも小さい）、空気量と、空気速度の低
減と、に対応している。図２（Ｂ）と、図２（Ａ）とを
比較すると、上記軸方向速度Ｃxもまた低くなってい
る。上記ロータ速度Ｕは、これと比例するように低くな
らないので、上記相対速度成分Ｖrelは、上記ローモー
ドでは、上記ハイモードよりもより周方向へと向けられ
ることになる。従って、上記ハイブリッドロータブレー
ドの上記前縁セグメント１４０は、より閉じた位置へと
調節され（すなわち、θLが、θHよりも小さい）、上記
迎え角αLが、空力的安定範囲内とされている。上記前
縁セグメントが、図２（Ａ）と同一の配置にされたまま
とされると、αLは、αHよりも大きくなり、上記ハイブ
リッドステータベーンは、空力的に失速し易くなる。
【００２９】図２に示したように、上記後縁セグメント
１４６は、独立して開いた位置へと調節される（すなわ
ち、σLが、σHよりも大きい）。上記ステータベーンが
２段可変性（すなわち、上記前縁セグメントと後縁セグ
メントがそれぞれ方向できること）とされていないと、
上記後縁セグメントは破線の後縁セグメント１４６’で
示される位置へと上記前縁セグメントの移動につれて同
一の変化を受ける。このような流れ面積となる結果、上
記ハイブリッドベーン列の流れ容量は、上記ローモード
で実際の流れ量を減少させたいよりも、より多く減少さ
れることになる（上記ハイモードに対して相対的に）。
さらに、この結果、複数の上記ハイブリッドロータブレ
ード下流の圧力があがってしまい、上記複数のブレード
は、複数の上記ハイブリッドベーンが閉じないようにさ
れているにも拘わらず空力的に失速し易くなる。これと
は対照的に、本発明の２段可変ステータは、独立して上
記複数のセグメントが調節できるようになっている。上
記前縁セグメントは、より閉じた方向に調節されて（上
記ハイモードに比較して上記ローモードにおいて）、上
記後縁セグメントがより開いた方向とされて、上記ハイ
ブリッドベーン列の上記流れ容量を規制するようにしな
がら、上記前縁がその迎え角を確実に保つようになって
いる。
１４６は、独立して開いた位置へと調節される（すなわ
ち、σLが、σHよりも大きい）。上記ステータベーンが
２段可変性（すなわち、上記前縁セグメントと後縁セグ
メントがそれぞれ方向できること）とされていないと、
上記後縁セグメントは破線の後縁セグメント１４６’で
示される位置へと上記前縁セグメントの移動につれて同
一の変化を受ける。このような流れ面積となる結果、上
記ハイブリッドベーン列の流れ容量は、上記ローモード
で実際の流れ量を減少させたいよりも、より多く減少さ
れることになる（上記ハイモードに対して相対的に）。
さらに、この結果、複数の上記ハイブリッドロータブレ
ード下流の圧力があがってしまい、上記複数のブレード
は、複数の上記ハイブリッドベーンが閉じないようにさ
れているにも拘わらず空力的に失速し易くなる。これと
は対照的に、本発明の２段可変ステータは、独立して上
記複数のセグメントが調節できるようになっている。上
記前縁セグメントは、より閉じた方向に調節されて（上
記ハイモードに比較して上記ローモードにおいて）、上
記後縁セグメントがより開いた方向とされて、上記ハイ
ブリッドベーン列の上記流れ容量を規制するようにしな
がら、上記前縁がその迎え角を確実に保つようになって
いる。
【００３０】上記前縁部分と上記後縁部分の相対方向は
また、安定性化といった効果を有する。これらの部分が
方向されていて、上記キャンバ、すなわち、上記ハイブ
リッドベーンの曲がりが過剰となると、空気流は、上記
ベーンの負圧面から剥離し、空力的不安定性を生じさせ
る。許容可能なキャンバ量は、所定設計の空力特性に依
存しており、従ってケースバイケースで評価する必要が
ある。
また、安定性化といった効果を有する。これらの部分が
方向されていて、上記キャンバ、すなわち、上記ハイブ
リッドベーンの曲がりが過剰となると、空気流は、上記
ベーンの負圧面から剥離し、空力的不安定性を生じさせ
る。許容可能なキャンバ量は、所定設計の空力特性に依
存しており、従ってケースバイケースで評価する必要が
ある。
【００３１】図３に示されるように、複数の上記ハイブ
リッドベーンセグメントのヒンジ１５０を中心としたピ
ボットは、上記負圧面１１８に沿ってギャップ１５４を
延ばしたり縮めたりする。上記ギャップを横切るように
柔軟性のあるシールを取り付けて、上記負圧面１１８上
での上記前縁セグメントと上記後縁セグメントの間に連
続性を付与することもできる。しかしながら、上記シー
ルは、エンジン運転の過酷条件の下では寿命が長くはな
い。起こりがちな上記シール損傷や、又は、シールが取
り付けられなかったりした場合には、上記ギャップは、
上記負圧面の上記連続性と、スムーズさと、を乱してし
まう。上記ギャップの幅が小さければ、上記特の空力特
性は、完全に連続な翼に比べて留意すべきほどには低下
しない。上記前縁セグメントが閉位置にまでピボットし
（図において反時計回り）、かつ、上記後縁セグメント
が開位置にまでピボットしていて、より大きなギャップ
があると（図において時計回り）、空力的特性が、低下
することになる。従って、上記前縁セグメントと上記後
縁セグメントの上記のような組み合わせの方向変化は最
小にすることが好適である。別の要員によってもまた、
上記組み合わせによる方向変化を最小にすることが好ま
しい。例えば、それぞれの角度変化を低減させると、ア
クチュエータの長さが低減でき、ひいてはエンジン重量
が低減できるためである。
リッドベーンセグメントのヒンジ１５０を中心としたピ
ボットは、上記負圧面１１８に沿ってギャップ１５４を
延ばしたり縮めたりする。上記ギャップを横切るように
柔軟性のあるシールを取り付けて、上記負圧面１１８上
での上記前縁セグメントと上記後縁セグメントの間に連
続性を付与することもできる。しかしながら、上記シー
ルは、エンジン運転の過酷条件の下では寿命が長くはな
い。起こりがちな上記シール損傷や、又は、シールが取
り付けられなかったりした場合には、上記ギャップは、
上記負圧面の上記連続性と、スムーズさと、を乱してし
まう。上記ギャップの幅が小さければ、上記特の空力特
性は、完全に連続な翼に比べて留意すべきほどには低下
しない。上記前縁セグメントが閉位置にまでピボットし
（図において反時計回り）、かつ、上記後縁セグメント
が開位置にまでピボットしていて、より大きなギャップ
があると（図において時計回り）、空力的特性が、低下
することになる。従って、上記前縁セグメントと上記後
縁セグメントの上記のような組み合わせの方向変化は最
小にすることが好適である。別の要員によってもまた、
上記組み合わせによる方向変化を最小にすることが好ま
しい。例えば、それぞれの角度変化を低減させると、ア
クチュエータの長さが低減でき、ひいてはエンジン重量
が低減できるためである。
【００３２】本発明の実施例では、上記組み合わされた
角度変化は、上記コンプレッサバイパスポート９４（図
１）を、上記ハイブリッドステータベーン列の下流側で
はなく、上流側に位置させたことにより最低化されてい
る。上記コンプレッサバイパスポート位置の効果は、図
４（Ａ）と、図４（Ｂ）と、図５（Ａ）と、図５（Ｂ）
と、に示されている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図
１の上記２段可変ベーンを径方向内側から見た図であ
り、コンプレッサバイパスポートを上記ハイブリッド段
ステータベーン列の下流側に配置し、上記２段可変ベー
ンへ上記ピッチ角調節を行う効果を示した図である。図
４（Ａ）では、上記ハイブリッドステータベーン５４の
下流側に上記コンプレッサバイパスポート９４を配置さ
せた場合の運転を示した図である。上記前縁セグメント
１４０は、ピッチ角θH1で配列されていて、空力的に安
定な前縁迎え角αH1となっている。図５（Ａ）及び図５
（Ｂ）は、図１の２段可変ベーンを径方向内側から見た
図であり、コンプレッサバイパスポートを上記ハイブリ
ッド段ステータベーン列の上流側に配置し、上記２段可
変ベーンに上記ピッチ角調節を行っているところを示し
た図である。図５（Ａ）では、また、ハイモード運転を
示しているが、上記コンプレッサバイパスポート９４
は、上記ハイブリッドベーンの上流側に配置されてい
て、上記空気の一部が、上記バイパスポートを通して上
記ハイブリッドベーンに達する前に上記ファンダクトへ
と分流されている。上記ハイブリッドベーンによって受
け取られる低減した空気量は、対応して低減した軸方向
速度Ｃxを有しており、さらには、より周方向へ向かう
相対速度Ｖrelを有している。安定な迎え角αH2を維持
するために（図５（Ａ））のαH2は、図４（Ａ）のαH1
に等しくされている）、上記前縁セグメントは、上記ピ
ッチ角θH2へと調節されており、この角は、上記ピッチ
角θH1よりも閉じられたものに対応している。
角度変化は、上記コンプレッサバイパスポート９４（図
１）を、上記ハイブリッドステータベーン列の下流側で
はなく、上流側に位置させたことにより最低化されてい
る。上記コンプレッサバイパスポート位置の効果は、図
４（Ａ）と、図４（Ｂ）と、図５（Ａ）と、図５（Ｂ）
と、に示されている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図
１の上記２段可変ベーンを径方向内側から見た図であ
り、コンプレッサバイパスポートを上記ハイブリッド段
ステータベーン列の下流側に配置し、上記２段可変ベー
ンへ上記ピッチ角調節を行う効果を示した図である。図
４（Ａ）では、上記ハイブリッドステータベーン５４の
下流側に上記コンプレッサバイパスポート９４を配置さ
せた場合の運転を示した図である。上記前縁セグメント
１４０は、ピッチ角θH1で配列されていて、空力的に安
定な前縁迎え角αH1となっている。図５（Ａ）及び図５
（Ｂ）は、図１の２段可変ベーンを径方向内側から見た
図であり、コンプレッサバイパスポートを上記ハイブリ
ッド段ステータベーン列の上流側に配置し、上記２段可
変ベーンに上記ピッチ角調節を行っているところを示し
た図である。図５（Ａ）では、また、ハイモード運転を
示しているが、上記コンプレッサバイパスポート９４
は、上記ハイブリッドベーンの上流側に配置されてい
て、上記空気の一部が、上記バイパスポートを通して上
記ハイブリッドベーンに達する前に上記ファンダクトへ
と分流されている。上記ハイブリッドベーンによって受
け取られる低減した空気量は、対応して低減した軸方向
速度Ｃxを有しており、さらには、より周方向へ向かう
相対速度Ｖrelを有している。安定な迎え角αH2を維持
するために（図５（Ａ））のαH2は、図４（Ａ）のαH1
に等しくされている）、上記前縁セグメントは、上記ピ
ッチ角θH2へと調節されており、この角は、上記ピッチ
角θH1よりも閉じられたものに対応している。
【００３３】ここで、図４（Ｂ）と、図５（Ｂ）と、を
参照すると、これらの図は、上記ローモードでの運転に
対応しているが、上記前縁セグメントは、ピッチ角θL
とされている。このθLは、上記ローモードでは、上記
ポートを通る分流される空気は存在しないので、上記コ
ンプレッサの位置とは無関係である。明らかに、θH2〜
θLへの角度変化は、θH2が、θH1よりも閉じているの
で、θH1からθLまでの角度変化より小さい。従って、
上記図５（Ｂ）の上記ギャップ１５４は、図５（Ａ）の
上記ギャップ１５４よりも小さくなっており、空力的性
能を改善している。
参照すると、これらの図は、上記ローモードでの運転に
対応しているが、上記前縁セグメントは、ピッチ角θL
とされている。このθLは、上記ローモードでは、上記
ポートを通る分流される空気は存在しないので、上記コ
ンプレッサの位置とは無関係である。明らかに、θH2〜
θLへの角度変化は、θH2が、θH1よりも閉じているの
で、θH1からθLまでの角度変化より小さい。従って、
上記図５（Ｂ）の上記ギャップ１５４は、図５（Ａ）の
上記ギャップ１５４よりも小さくなっており、空力的性
能を改善している。
【００３４】以上、本発明を説明してきたが、本発明の
まとめると、本発明は、可変サイクルガスタービンエン
ジン（１０）は、コアユニット（３０）を有しており、
このコアニット（３０）は、ガイドベーン列（３６）
と、ハイブリッド段（３８）と、を有しており、このハ
イブリッド段（３８）は、さらにロータブレード列（４
０）と、ステータベーン列（４２）と、を有している構
成のエンジンを用いて、少なくとも２モードで運転でき
るように下ガスタービンエンジンに関するものである。
この２つのモードでは、上記コアユニットへと異なった
量の作動媒体空気が導入され、またそれぞれのモード
は、異なった熱力学的サイクルに対応するようになって
いる。ハイブリッドステータベーン列の複数のベーン
（５４）は、２段可変とされていて、それぞれの前縁セ
グメント（１４０）と、後縁セグメント（１４６）は、
ピッチ角度が独立に可変となっている。上記ベーンの２
段可変性により、それぞれのモードでの空力的安定性を
増加させることが可能となっている。
まとめると、本発明は、可変サイクルガスタービンエン
ジン（１０）は、コアユニット（３０）を有しており、
このコアニット（３０）は、ガイドベーン列（３６）
と、ハイブリッド段（３８）と、を有しており、このハ
イブリッド段（３８）は、さらにロータブレード列（４
０）と、ステータベーン列（４２）と、を有している構
成のエンジンを用いて、少なくとも２モードで運転でき
るように下ガスタービンエンジンに関するものである。
この２つのモードでは、上記コアユニットへと異なった
量の作動媒体空気が導入され、またそれぞれのモード
は、異なった熱力学的サイクルに対応するようになって
いる。ハイブリッドステータベーン列の複数のベーン
（５４）は、２段可変とされていて、それぞれの前縁セ
グメント（１４０）と、後縁セグメント（１４６）は、
ピッチ角度が独立に可変となっている。上記ベーンの２
段可変性により、それぞれのモードでの空力的安定性を
増加させることが可能となっている。
【００３５】本発明について、２モード可変サイクルエ
ンジンを例にとって説明してきたが、本発明は、上記コ
アユニットへと異なった量の空気を導入させて、エンジ
ンの２モード運転を行う市販及び軍事用用途双方の２モ
ード以上を有するエンジン及び別の型の２モードエンジ
ンについても適用できることが明らかである。さらに、
本発明の範囲は、これまで説明し、開示を行ってきた特
定の２段可変ステータ設計のものに限定されるものでは
ない。
ンジンを例にとって説明してきたが、本発明は、上記コ
アユニットへと異なった量の空気を導入させて、エンジ
ンの２モード運転を行う市販及び軍事用用途双方の２モ
ード以上を有するエンジン及び別の型の２モードエンジ
ンについても適用できることが明らかである。さらに、
本発明の範囲は、これまで説明し、開示を行ってきた特
定の２段可変ステータ設計のものに限定されるものでは
ない。
【図１】図１は、複数の２段可変ベーンを有するハイブ
リッド段ステータベーン列を備えた可変サイクルガスタ
ービンエンジンの概略的な側面図である。
リッド段ステータベーン列を備えた可変サイクルガスタ
ービンエンジンの概略的な側面図である。
【図２】図２は、図１のエンジンのガイドベーンと、ハ
イブリッド段ロータブレードと、ハイブリッド段ステー
タベーンと、を径方向内側から見た図である。
イブリッド段ロータブレードと、ハイブリッド段ステー
タベーンと、を径方向内側から見た図である。
【図３】図３は、図２の上記２段可変ベーンの拡大側面
図である。
図である。
【図４】図４は、図１の上記２段可変ベーンを径方向内
側から見た図である。
側から見た図である。
【図５】図５は、図１の２段可変ベーンを径方向内側か
ら見た図である。
ら見た図である。
１０…ガスタービンエンジン １２…インテーク １６…ファンセクション １８…ファンブレード列 ２０…ファンブレード ２２…ファンステータベーン列 ２４…ファンステータベーン ２８…ファンダクト ３０…コアユニット ３６…ガイドベーン列 ３８…ハイブリッド段 ４０…ハイブリッドロータブレード列 ４２…ハイブリッドステータベーン列 ４６…コンプレッサ ５０…ガイドベーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サミー バグダーディ アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビー チ ガーデンズ，シェイディー レイクス サークル エス 1041 (72)発明者 サイド ジェイ．カリッド アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビー チ ガーデンズ，ファー ストリート 11641 (72)発明者 ギャリー エム．パーキンズ アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビー チ ガーデンズ，ヒッコリー ドライブ 4253
Claims (7)
- 【請求項１】 可変サイクルガスタービンエンジンであ
って、このガスタービンエンジンは、 前記ガスタービンエンジンに作動媒体を導入させるため
のエンジンインテークと、 中心軸を中心として回転可能であり、かつ、少なくとも
一つのファンブレード列を有した前記インテーク下流側
にあるファンと、 前記ファン下流にあるファンダクトと、 前記ファン下流にあり、かつ、前記ファンダクトと平行
になったコアユニットと、 前記ファンと前記ファンダクトの間の連通を制御してい
るファンダクトバイパスバルブと、 前記コンプレッサ上流にあり、かつ、前記コアユニット
と前記ファンダクトの間を選択的に連通させうるコンプ
レッサバイパスポートと、 前記コンプレッサバイパスポートを通して前記作動媒体
の流れを制御するためのコンプレッサバイパスバルブ
と、を有しているものであり、 前記コアユニットは、 ガイドベーン列と、 ロータブレード列及びステータベーン列を備えたハイブ
リッド段と、 少なくとも一つのロータブレード列と、を連続して流れ
るようにされ、 かつ、前記ハイブリッド段のロータブレードと、前記コ
ンプレッサのロータブレードと、がそれぞれ共通の回転
速度で上記中心軸を中心として回転可能となったコアコ
ンプレッサを有しており、 前記ファンダクトバイパスバルブと、コンプレッサバイ
パスバルブとは、それぞれが閉位置と、開位置と、を有
しており、かつ、前記ガスタービンエンジンは、複数の
前記バルブの複数の位置によって決定される少なくとも
二つのモードで運転可能とされていて、このうちの一つ
のモードにおいて前記コアユニットへと導入される前記
作動媒体の質量基準の流速が、それとは別のモードにお
いて前記コアユニットへと導入される前記作動媒体の質
量基準の流速を超えるようにされており、前記ガスター
ビンエンジンは、前記ハイブリッドステータベーン列の
それぞれのベーンが前縁を備えた前縁セグメントと、後
縁を備えた後縁セグメントと、を有しており、さらに、
前記前縁セグメントの方向は、前記作動媒体に対する前
記前縁の迎え角を規制するために前縁セグメントピッチ
角の範囲で調節可能とされており、前記後縁セグメント
の方向は、これとは独立して前記ハイブリッドベーン列
の前記質量基準の流れ容量を制御するために後縁セグメ
ントピッチ角の範囲内で調節可能となっていることを特
徴とする可変サイクルガスタービンエンジン。 - 【請求項２】 前記ハイブリッド段のステータベーン列
上流には、吐出ポートが配設されていることを特徴とす
る請求項１に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項３】 前記ハイブリッド段ステータベーン列の
それぞれのベーンは、正圧面と、負圧面と、を有してお
り、それぞれの面は、前記前縁から前記後縁へと延ばさ
れているとともに、前記正圧面は、前記前縁と前記後縁
の中間においてヒンジ止めされていて、前記前縁セグメ
ントと、前記後縁セグメントと、がそれぞれ独立して調
節できるようになっていることを特徴とする請求項１に
記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項４】 前記複数のモードのうちの一つは、前記
ファンダクトバイパスバルブが閉ざされており、かつ、
前記コンプレッサバイパスバルブが開かれているハイモ
ードであり、前記複数のモードのうちの別の一つが、前
記ファンダクトバイパスバルブが開かれており、かつ、
前記コンプレッサバイパスバルブが閉じられているロー
モードであることを特徴とする請求項１に記載のガスタ
ービンエンジン。 - 【請求項５】 前記前縁セグメントピッチ角は、前記ハ
イモードよりも前記ローモードにおいて閉ざされてお
り、かつ、前記後縁セグメントピッチ角は、前記ハイモ
ードよりも前記ローモードにおいてより開かれているこ
とを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジ
ン。 - 【請求項６】 前記ローモードにおいて、前記コアユニ
ットへと導入される前記作動媒体の前記質量基準の流速
は、前記エンジンインテークを通して前記エンジンに導
入される質量基準流速の５７％〜７７％となっているこ
とを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジ
ン。 - 【請求項７】 前記ハイモードにおいて、前記ファンダ
クトへと導入される前記作動媒体の前記質量基準流速
は、前記エンジンインテークを通して前記エンジンに導
入される質量基準流速の１６％〜３６％となっているこ
とを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジ
ン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/568,039 US5623823A (en) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | Variable cycle engine with enhanced stability |
| US08/568039 | 1995-12-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09177607A true JPH09177607A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3893179B2 JP3893179B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=24269688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32645496A Expired - Fee Related JP3893179B2 (ja) | 1995-12-06 | 1996-12-06 | 安定性の向上した可変サイクルガスタービンエンジン |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5623823A (ja) |
| EP (1) | EP0778394B1 (ja) |
| JP (1) | JP3893179B2 (ja) |
| KR (1) | KR970044624A (ja) |
| DE (1) | DE69624660T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299573A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風力機械のディフューザおよび斜流圧縮機のディフューザ、ディフューザ |
| JP2006063981A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | General Electric Co <Ge> | 可変キャンバ及びスタッガ翼形部及び方法 |
| JP2013506080A (ja) * | 2009-09-25 | 2013-02-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | アダプティブコアエンジンの運転方法 |
| JP2015536409A (ja) * | 2012-11-14 | 2015-12-21 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 低圧タービンセクションのための取り付け部を備えたガスタービンエンジン |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990046884A (ko) * | 1997-12-01 | 1999-07-05 | 유무성 | 터빈 출구 가변 안내익 장치 |
| US6041589A (en) * | 1998-01-09 | 2000-03-28 | General Electric Company | Asymmetric turboprop booster |
| US7108569B2 (en) * | 2003-03-19 | 2006-09-19 | Cornell Donald E | Axial flow pump or marine propulsion device |
| US7140174B2 (en) * | 2004-09-30 | 2006-11-28 | General Electric Company | Methods and apparatus for assembling a gas turbine engine |
| US7188467B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-03-13 | General Electric Company | Methods and apparatus for assembling a gas turbine engine |
| US7730714B2 (en) * | 2005-11-29 | 2010-06-08 | General Electric Company | Turbofan gas turbine engine with variable fan outlet guide vanes |
| US10151248B2 (en) | 2007-10-03 | 2018-12-11 | United Technologies Corporation | Dual fan gas turbine engine and gear train |
| US8205432B2 (en) * | 2007-10-03 | 2012-06-26 | United Technologies Corporation | Epicyclic gear train for turbo fan engine |
| WO2010078497A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Variable pressure ratio compressor |
| US9021780B2 (en) * | 2008-12-31 | 2015-05-05 | Rolls-Royce Corporation | Energy extraction and transfer system for a gas turbine engine |
| US9062559B2 (en) * | 2011-08-02 | 2015-06-23 | Siemens Energy, Inc. | Movable strut cover for exhaust diffuser |
| WO2013102113A2 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Rolls-Royce North American Technologies Inc. | Gas turbine engine with variable speed turbines |
| US9140212B2 (en) | 2012-06-25 | 2015-09-22 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with reverse-flow core having a bypass flow splitter |
| US9540938B2 (en) * | 2012-09-28 | 2017-01-10 | United Technologies Corporation | Pylon matched fan exit guide vane for noise reduction in a geared turbofan engine |
| US20140208714A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-07-31 | United Technologies Corporation | Thermal Management for Gas Turbine Engine |
| US20140348629A1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | Turbogen, Llc | Turbomachine assembly and method of using same |
| US9938904B2 (en) * | 2013-12-20 | 2018-04-10 | United Technologies Corporation | Method of controlling a gas turbine engine using real-time component temperature data |
| US10094223B2 (en) | 2014-03-13 | 2018-10-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Integrated strut and IGV configuration |
| CN105715574B (zh) * | 2014-12-05 | 2019-03-26 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种导叶调节控制装置 |
| CN104895839A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-09-09 | 南京航空航天大学 | 前后半段可调的轴流压气机静子叶片***及其工作方法 |
| EP3249205B1 (en) | 2015-05-27 | 2020-01-29 | IHI Corporation | Jet engine |
| US11428241B2 (en) * | 2016-04-22 | 2022-08-30 | Raytheon Technologies Corporation | System for an improved stator assembly |
| JP7017446B2 (ja) * | 2018-03-20 | 2022-02-08 | 本田技研工業株式会社 | 軸流圧縮機 |
| US20200347736A1 (en) * | 2019-05-03 | 2020-11-05 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with fan case having integrated stator vanes |
| CN113833694A (zh) * | 2020-06-08 | 2021-12-24 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 压气机可调静叶组件的控制***、控制方法、存储介质以及试验台架 |
| CN114876665A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-09 | 中国航空发动机研究院 | 一种变循环发动机压缩*** |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3442493A (en) * | 1965-10-22 | 1969-05-06 | Gen Electric | Articulated airfoil vanes |
| US3887297A (en) * | 1974-06-25 | 1975-06-03 | United Aircraft Corp | Variable leading edge stator vane assembly |
| US3946554A (en) * | 1974-09-06 | 1976-03-30 | General Electric Company | Variable pitch turbofan engine and a method for operating same |
| US4010608A (en) * | 1975-06-16 | 1977-03-08 | General Electric Company | Split fan work gas turbine engine |
| US4791783A (en) * | 1981-11-27 | 1988-12-20 | General Electric Company | Convertible aircraft engine |
| DE3540401A1 (de) * | 1985-11-14 | 1987-05-21 | Mtu Muenchen Gmbh | Leitschaufelkranz fuer turbomaschinen, insbesondere fuer gasturbinen |
| FR2685385B1 (fr) * | 1991-12-24 | 1995-03-31 | Snecma | Moteur de propulsion a cycle variable pour avion supersonique. |
| EP0560453A1 (en) * | 1992-03-10 | 1993-09-15 | The Boeing Company | Turbojet engine with supersonic compression |
| US5404713A (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-11 | General Electric Company | Spillage drag and infrared reducing flade engine |
-
1995
- 1995-12-06 US US08/568,039 patent/US5623823A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-12-05 KR KR1019960062068A patent/KR970044624A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-12-06 JP JP32645496A patent/JP3893179B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-06 EP EP96308883A patent/EP0778394B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-06 DE DE69624660T patent/DE69624660T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299573A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風力機械のディフューザおよび斜流圧縮機のディフューザ、ディフューザ |
| JP2006063981A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | General Electric Co <Ge> | 可変キャンバ及びスタッガ翼形部及び方法 |
| JP2013506080A (ja) * | 2009-09-25 | 2013-02-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | アダプティブコアエンジンの運転方法 |
| JP2015536409A (ja) * | 2012-11-14 | 2015-12-21 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 低圧タービンセクションのための取り付け部を備えたガスタービンエンジン |
| JP2017160911A (ja) * | 2012-11-14 | 2017-09-14 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ガスタービンエンジン |
| JP2018135889A (ja) * | 2012-11-14 | 2018-08-30 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ガスタービンエンジン |
Also Published As
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