ジェットエンジンノズルの流れ変更部品をリニア駆動する装置および方法
【課題】ジェットエンジンの騒音および燃料消費を低減するファンノズルを提供する。
【解決手段】ジェットエンジンのトランスカウルは、リニアアクチュエータに結合されたシェブロン２２２を含む。シェブロンは、コアカウルおよび逆推力トランスレートカウル２１８によって形成されたガス流路を変化させるように、リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。第１の位置において、シェブロンが、ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する。第２の位置において、シェブロンが、後方へ動かされて、ガス流路内に突出する、またはさらに突出する。一実施形態では、リニアアクチュエータは、外側カウル２１８に結合された第１の構成部品を含む。リニアアクチュエータの第２の構成部品は、シェブロンに結合される。リニアアクチュエータは、設置されると、制御装置および電源に結合され得る。
【解決手段】ジェットエンジンのトランスカウルは、リニアアクチュエータに結合されたシェブロン２２２を含む。シェブロンは、コアカウルおよび逆推力トランスレートカウル２１８によって形成されたガス流路を変化させるように、リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。第１の位置において、シェブロンが、ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する。第２の位置において、シェブロンが、後方へ動かされて、ガス流路内に突出する、またはさらに突出する。一実施形態では、リニアアクチュエータは、外側カウル２１８に結合された第１の構成部品を含む。リニアアクチュエータの第２の構成部品は、シェブロンに結合される。リニアアクチュエータは、設置されると、制御装置および電源に結合され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の主題は、一般に、ジェットエンジンに関し、より詳細には、ジェットエンジンの騒音および燃料消費を低減するように配置可能でありセグメント化されたファンノズルの製造、整備、および／または動作における、ある種の新規かつ有用な進歩に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路形状が可変の大型ターボファンエンジンは、燃料消費およびエンジン騒音を低減するので、魅力的な経済的インセンティブを提供する。しかし、そのようなエンジンは、可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）を使用して、圧力、速度、および流量などの重要なファンパラメータを許容範囲内に維持することが必要とされる。従来のＶＡＦＮは、通常、エンジン騒音を低減するために、航空機産業において「シェブロン」として知られる構造を使用する。そのようなシェブロンは、三角形であり位置が固定されているので、通常、ガス流れの中にシェブロンが突出するように、ジェットエンジンの二次排気ノズルの後方縁に沿って位置付けられている。この配置は、ジェットエンジンの騒音を低減することが証明されているが、シェブロンが、ファン流れの中に入り込むので、抗力および推力の損失を引き起こす。したがって、この推力の損失は、騒音を低減するという要求とバランスを取らなければならない。
【０００３】
少なくとも２つのタイプのＶＡＦＮが開発されている。液体駆動式のシェブロンを備えたＶＡＦＮは周知であるが、重量が大きく、維持するのに費用がかかる。Ｑｕｉｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｏｒ（ＱＴＤ）ＩおよびＩＩプログラムのために設計および試験されたＳＭＡシェブロンなど、形状記憶合金（ＳＭＡ）によって駆動されるシェブロンを使用するＶＡＦＮは、改善された騒音低減を提供するが、ニッケルチタン（ニチノール）など、それらの高性能の合金は高価である。ＱＴＤ ＩＩ試験において、それぞれのシェブロンは、積層構造を有していた。ニチノールの３つのＳＭＡストリップが、複合積層板で形成されたベースシェブロンの上に位置付けられており、２つは、シェブロンの角度の付いた縁部に沿っており、１つは、シェブロンの先端からその中心に延びており、次いでカバープレートで覆われていた。熱に反応して変形するＳＭＡストリップは、都市騒音およびキャビン騒音を低減するために離陸時にそれぞれのシェブロンを内側に曲げた。巡航時、ＳＭＡストリップは、燃料消費を低減するためにそれぞれのシェブロンを真っ直ぐにした。両方の適用において、ＳＭＡストリップを含むシェブロンのベースは動かせず、例えば前方または後方へ移動することができなかった。
【０００４】
Ｎｅｓｂｉｔｔらによる米国特許第６，７１８，７５２号は、そのようなシェブロンの例を図２１に図示している。この図示は、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータによって曲げられおよび真っ直ぐにされる流れ変更部品２１０２を有する既知の可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）２１００を特定している。
【０００５】
したがって、流れの中におよび流れの中から曲がるまたは「回転する」ノズルシェブロンは、固定されたシェブロンに対していくつかの改善を提供するが、依然としてノズルの空気力学的な性能に対して妥協している。したがって、改善された音響減衰、推力、および／または燃料効率を提供しながら、ノズルの形状および排出面積を最適化することを可能にするさらなる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９４９６１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本明細書で説明されるのは、ジェットエンジンの可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）の流れ変更部品（また、「シェブロン」）をリニア駆動する、新規で有用な装置および方法の実施形態である。
【０００８】
ジェットエンジン内に形成されたガス流路の直径を変化させるように、それぞれのシェブロンは、単独でまたはシェブロンのグループで、１つまたは複数のリニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。第１の位置において、シェブロンが、ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する。第２の位置において、シェブロンが、後方へ動かされて前記ガス流路内に突出する、またはさらに突出する。それぞれのリニアアクチュエータについて、リニアアクチュエータの第１の構成部品が、エアフォイルに結合され、リニアアクチュエータの第２の構成部品が、対応するシェブロンに結合される。それぞれのリニアアクチュエータは、航空機に設置されたとき、制御装置および電源に結合される。制御装置に結合された位置センサは、リニアアクチュエータの位置および／またはシェブロンの位置を示すデータを制御装置に出力するように構成される。
【０００９】
本開示の他の特徴および利点は、添付の図面に関連して説明される以下の明細書を参照することによって明らかになるであろう。
【００１０】
ここで、添付の図面を簡単に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ジェットエンジンの斜視図である。
【図２】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の実施形態の分解斜視図である。
【図３】図２の装置の実施形態の斜視図である。
【図４】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図５】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第２（前方）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図６】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第３（後方）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図７】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の第２の実施形態の切欠き斜視図である。
【図８】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にある装置を示す図である。
【図９】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第２（後方）の位置にある装置を示す図である。
【図１０】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図１１】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の第３の実施形態の自由体図である。
【図１２】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を製造する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１３】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を整備または修理する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１４】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を航空機に設置する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１５】航空機に設置される図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を整備または修理する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１６】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態が、どのように１つまたは複数の航空機に結合されるかということを示すハイレベルの概略配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
該当する場合は、類似の参照文字は、複数の図面を通して同一または対応する構成部品およびユニットを示し、図面は、他に指定のない限り、原寸に比例しない。
【００１３】
本明細書で使用されるように、単数形で記載され、用語「ａ」または「ａｎ」を用いて進められた部材または機能は、複数の前記部材または機能の排除が明示的に記載されているのでなければ、複数の前記部材または機能を排除するものとして理解されるべきではない。さらに、特許請求の範囲に記載された本発明の「一実施形態」を参照することは、記載された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されるべきではない。
【００１４】
簡単に言えば、本開示は、ジェットエンジンが、１つまたは複数のシェブロンに結合された１つまたは複数のリニアアクチュエータを含むカウル内に位置付けられたとき、ジェットエンジンの動作特性を改善することができるシェブロン装置の様々な実施形態を説明する。シェブロン装置は、流れ変更部品（以下、「シェブロン」という）および１つまたは複数のリニアアクチュエータを含み、リニアアクチュエータは、ファンノズル出口領域を変更するためにシェブロンを前方へ（すなわち、ジェットエンジンカウルの入口端の方へ向かって）および後方へ（すなわち、ジェットエンジンカウルの排出端の方へ向かって）移動し、騒音を低減し、防音性能を改善し、飛行エンベロープの様々な点における最適なファンダクト圧力を実現する。一例では、シェブロンを移動することによって、ファンノズル出口領域の寸法が変化し、特に、ジェットエンジンを脱出するガスの流路内のシェブロンの位置が変化する。高バイパスターボファンエンジンなどのジェットエンジンについて、移動するシェブロンを使用することによって、バイパス流路ノズルのサイズを最適化し、音響減衰を促進することが可能である。
【００１５】
シェブロンは、独立して移動することが可能であり、または、他の例では、２つ以上のシェブロンを含むグループまたはセクション（例えば、四分円）として移動することが可能である。飛行中に（または、ジェットエンジンの他の固有の動作中に）シェブロンの配置を前方および後方へ独立してまたは局所的に変化させることによって、エンジンサイクル／ファンダクト性能および防音性能を最適化することが可能である。一例では、（すなわちヘルムホルツ共鳴器のような一実施形態では、）（１つまたは複数の）シェブロンは、例えばファンダクトの全体防音有効面積などの防音特性を改善するように扱われ、および／または構成される。
【００１６】
アクチュエータの例には、リニアアクチュエータが含まれるが、シェブロン装置は、要求に応じて他のタイプのものを組み込むことも可能である。リニアアクチュエータが薄型であることによって、ジェットエンジンの全体的な空気力学エンベロープに対するシェブロン装置の断面積の影響が最小化される。さらに、リニアアクチュエータの精度によって、他のタイプのアクチュエータに関係する問題、例えば、回転アクチュエータおよび機械式ねじに共通のバックラッシュ問題のない、シェブロンの正確な位置決めが可能となる。また、１つまたは複数の実施形態は、例えばノズルの中心線に対してシェブロンを正確に配置することを助けるために、（例えば、リニアアクチュエータの一部として）位置感知機能を組み込み、および／またはエンコーダ機構を組み込むことも可能である。エンコーダは、相対位置のフィードバックを提供するのに有用である。例えば、エンコーダは、ロータおよびステータの相対位置を特定するために、リニアアクチュエータの一部として組み込むことも可能である。
【００１７】
本開示では様々な構成が考慮されているが、一例では、１つまたは複数のシェブロンは、シェブロンの一体部品としてリニアアクチュエータの一部を組み込むことが可能である。この構成は、構造および組立体構成部品の冗長さを除去するのに役立つことが可能である。この特徴は、設計および実施を簡単にし、いくつかの観点において、修理、整備、改装、またはアップグレードのプロセスの一部として、（１つまたは複数の）シェブロンをジェットエンジンに装備することを可能にする。
【００１８】
いつくかの他の特徴および利点には、１つまたは複数の次の事項および／またはそれらの組み合わせが含まれる。
（１）逆推力トランスレートカウルの後縁の高いねじり負荷を引き起こすことなく、ファンダクトノズルの断面積を調整する態様で、シェブロンを駆動することが可能である。
（２）リニアアクチュエータは、本質的に硬く、移動するシェブロンの構造的な負荷経路の一部となることが可能であり、結果として、重量効率の良い設計となる。
（３）個々のシェブロンにアクチュエータを使用することによって、飛行プロファイル中の特定の条件についての音響学的特性を調整することが可能となり、（すなわち、離陸、巡航、またはアプローチにおいて）改善された音響減衰が提供される。
（４）経年劣化し、シェブロンの大きい位置決め誤差を引き起こし、トランスレートカウル内にクリアランスおよび位置決め問題を生じる傾向がある、機械的リンク機構、ベルクランクなどのない簡単な設計が、リニアアクチュエータを使用することによって可能となる。
（５）リニアアクチュエータを使用することによって、１つまたは複数のシェブロンの迅速かつ正確な位置決めが可能となる。
（６）独立に、または選択されたグループとして、シェブロンを制御することによって推力偏向の能力がいくらか実現される。
【００１９】
さらに他の利点および特徴は、以下に続く説明で本開示が提供する様々な実施形態に関連して明らかになるであろう。
【００２０】
ここで、図面に戻って、図１は、ジェットエンジン１０２、パイロン１０４、およびエアフォイル１０６を含む航空機のエアフォイル部分１００の概要を示す。ジェットエンジン１０２は、タービンエンジン（図示せず）の外部ケーシングとして機能するナセル１０８を含む。ジェットエンジン１０２は、前方端１１０および後方端１１２を有し、前方端１１０において、空気がタービンエンジンに入り、後方端１１２から、タービンエンジンが例えば排気ノズルを介して燃焼ガスを排出する。後方端１１２の近辺において、ジェットエンジン１０２は、内側カウル１１６（または「コアカウル１１６」）および外側カウル１１８（または「逆推力トランスレートカウル１１８」）を含む。内側カウル１１６および外側カウル１１８が、共にファンノズル出口領域を画定する。外側カウル１１８は、複数のシェブロン１２２を含むことができ、本開示は、ノズル／シェブロン装置（または「シェブロン装置」）に関連して、それを説明する。
【００２１】
図２、図３、図４、図５、および図６は、装置２００の例示的な一実施形態を様々な形態で示しており、装置２００は、シェブロン装置１２４（図１）として使用され得る。図２は、装置２００の分解斜視図を図示しており、装置２００は、図１に示されたジェットエンジン１０２の一部分であるが、その大部分は明確化のために取り除かれている。本説明のために、図２は、前方端２１０、後方端２１２、内側カウル２１６、外側カウル２１８、およびファンノズル出口領域２２０を特定している。シェブロン装置２００は、シェブロン２２２およびアクチュエータ組立体２２６を含み、アクチュエータ組立体２２６は、シェブロン２２２を前方および後方に動かして、例えばファンノズル出口領域２２０のサイズおよび寸法を変更する。図３は、図２の装置２００の実施形態の斜視図である。図１および図２の外側カウル２１８の部分のみが示されており、それによって、装置２００の実施形態が、より簡単に描かれ、説明され、そして理解され得る。
【００２２】
図４は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、第１（または「デフォルト」）の位置にあり、内側カウル２１６に関連して位置付けられた装置２００を示している。図５は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、アクチュエータ組立体２２６がシェブロン２２２を前方端２１０へ向けて動かした後に生じる第２（または「前方」）の位置にある装置２００を示している。図６は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、第３（または「後方」）の位置にある装置を示している。後方位置は、アクチュエータ組立体２２６がシェブロン２２２を後方端２１２へ向けて、一例では、内側カウル２１６に近づくように動かした後に起こる。
【００２３】
図２に図示されるように、外側カウル２１８（または「逆推力トランスレートカウル２１８」）は、第１部材２２８、第２部材２３０、および、それらの間に配置された第３部材２３２を含む。後方端２１２の近辺において、外側カウル２１８は、第１部材２２８と第２部材２３０との間に隙間または溝を形成するチャンネル２３４を有する。また、外側カウル２１８は、チャンネル２３４に近接して案内機構２３６を含む。チャンネル２３４内に配置され、第３部材２３２から後方端２１２へ長手方向に延在する１つまたは複数の案内部材２３８を、案内機構２３６は含む。シェブロン２２２は、基端部２４０、および後方端２１２へ向かって細くなる特徴付き端部２４２を有する。一例では、特徴付き端部２４２は、上から下を見た場合または下から上を見た場合に、実質的に三角形形状を有することが可能である。
【００２４】
また、装置２００は、アクチュエータ組立体２２６を囲むためにカバー組立体を含む。カバー組立体は、外側カウル２１８およびシェブロン２２２にそれぞれ固着された第１カバー２４６（または「第１ブリスタ２４６」）および第２カバー２４８（または「第２ブリスタ２４８」）を有する。カバー組立体は、一般的に、タービンエンジンを通る空気の流れの乱れを最小化するように構成される。例えばジェットエンジンの効率的な機能を促進するために必要な流体力学および空気力学も考慮に入れられるが、カバー組立体の形状、サイズ、および機能によって、アクチュエータ組立体２２６に対する損傷および摩耗が防止される。一実施形態において、第１カバー２４６と第２カバー２４８の両方が、外側カウル２１８およびシェブロン２２２の長手方向中心軸線と実質的に整合する長手方向中心軸線を有する。アクチュエータ組立体２２６およびシェブロン２２２の移動を可能にするために、第１カバー２４６および第２カバー２４８を、滑動可能に共に嵌合することが可能であり、カバー（例えば、第１カバー２４６および第２カバー２４８）のうちの一方は、他方のカバーが滑動可能に嵌合することができるような大きさの開口部を有する。
【００２５】
基端部２４０は、案内部材２３８を受け入れることができるスロットまたは孔などの１つまたは複数の受け入れ特徴部（図示せず）を含むことができる。同様に、基端部２４０は、シェブロン２２２が外側カウル２１８に滑動可能に係合できるように、チャンネル２３４内に嵌合することが可能である。案内部材２３８は、シェブロン２２２の径方向の運動、エンジンの中心線に向かって内側へのまたは外側への両方の移動を防止するのに有用である。また、これらの部材は、シェブロン２２２を前方および後方へ案内し、振動、空隙などを防止することができる摩耗表面を提供する。また、他の例では、案内部材は、リニアアクチュエータへの動力が低下する場合にシェブロンをある位置（例えば、デフォルト位置）へ戻すことが可能な機構のようなものを含む他の機能を果たすことが可能である。
【００２６】
図２は、第２部材２３０が、第１部材２２８よりも後方端２１２へ向かってより遠くへ延在することが可能であることを示している。一例では、第２部材２３０は、後方端２１２へ向かって厚さを薄くすることが可能である。これらの機構は、第２部材２３０からシェブロン２２２への移行を滑らかにし、外側カウル２１８とシェブロン２２２との間の空気力学および関連の流体力学のより良い特性を提供することが可能である。一実施形態では、外側カウル２１８および／または基端部２４０は、個別に形成された案内部材２３８の代わりに、連動特徴部を含むことができ、連動特徴部は、外側カウル２１８に対するシェブロン２２２の移動を可能にするが、またシェブロン２２２を安定にする。
【００２７】
図３に最も良く示されているように、アクチュエータ組立体２２６の実施形態には、リニアアクチュエータ２５０が含まれ、リニアアクチュエータ２５０は、ステータ２５４に滑動可能に結合されたロータ２５２を備えた電磁リニアモータであることが好ましい。１つまたは複数の留め具２５６が、ステータ２５４を外側カウル２１８へ固定する。リニアアクチュエータ２５０としての使用に適したリニアモータは、既知であって容易に入手可能であり、したがって、それらがどのように構成され機能するかについての詳細の説明は本明細書では必要ではない。また、アクチュエータ組立体２２６は、リニアアクチュエータ２５０をシェブロン２２２に固定する支持構造体２５８を含む。
【００２８】
一実施形態では、支持構造体２５８は、シェブロン２２２の基端部２４０に近接して固着されたタング２６０、および、リニアアクチュエータ２５０に固定された一対の対向する支持部材２６２を含む。支持部材２６２は、クレビス継手を形成し、タング２６０と一体化することが可能である。一例では、ピン２６４が、タング２６０および支持部材２６２のそれぞれに存在する開口部（例えば、孔、穴、開口など）を通るなどして、支持部材２６２をタング２６０に結合する。
【００２９】
作動時には、ロータ２５２は、リニアアクチュエータ２５０に印加された電流に応答して、および／またはリニアアクチュエータ２５０によって生成される磁場に応答して、前方および後方へ動く。ロータ２５２の移動は、例えば支持構造体２５８を介してシェブロン２２２へ力を向かわせて、本明細書で規定されるようにシェブロン２２２を前方および後方へ動かす。設置の前に、リニアアクチュエータ２５０は、ジェットエンジンに搭載して使用するために試験され保証されるべきである。また、リニアアクチュエータ２５０は、後方端２１２へ向かって、ジェットエンジンが排出する燃焼ガスの流路内にシェブロン２２２を移動することができるべきであり、ジェットエンジンが作動しているときにシェブロンの１つまたは複数をガス流路内に移動することができるように大きな移動力で作動することができるべきである。
【００３０】
図４、図５、および図６は、外側カウル２１８およびシェブロン２２２を、ジェットエンジンの内側カウル２１６との関係で示している。この構成によって、ガスが流れるファンノズル出口領域２２０が、ガス流路２６４に形成される。図４において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第１（デフォルト）の位置にあり、そこでは、間隙距離２６６が、第３部材２３２の後方面端部から、シェブロン２２２の基端部２４０を分離している。図５において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第２の（また、「前方の」または「後退された」）位置にあり、そこでは間隙距離２６６は低減されている。一例では、基端部２４０が第３部材２３２の後方面表面と実質的に結合するように、シェブロン２２２が後退し、それによって、シェブロン２２２が前方端２１０へ向かってさらに移動することを防止するハードストップ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）が形成される。図６において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第３の（また、「後方の」または「延長された」）位置にあり、そこでは間隙距離２６６は拡大されて、シェブロン２２２の基端部２４０は、第１部材２２８および／または第２部材２３０の後縁に近接している。第１または第２の位置のうちの１つから第３の位置へ動かされると、シェブロン２２２の特徴付き端部２４２は、ガス流路２６４内へ突出し、またはさらに突出し、ファンノズル出口領域２２０を変更して、飛行エンベロープの様々な点において最適なファンダクト圧力を実現し、その最適なファンダクト圧力によって、エンジン騒音が低減され、および／または燃料効率が改善される。
【００３１】
図７、図８、図９、および図１０は、シェブロン装置１２４（図１）として使用するための装置３００の第２の実施形態を示している。図７は、図１のジェットエンジン１０２の一部として一般的に組み込むことができる装置３００の切欠き斜視図である。図８は、図７の装置３００の斜視図であり、第１（または「デフォルト」）の位置にある装置３００を示している。図９は、図７の装置３００の第２の実施形態の斜視図であり、第２（または「後方」）の位置にある装置３００を示している。
【００３２】
まず、図７を参照すると、ジェットエンジンは詳細に示されていないが、参照数字が、前方端３１０、後方端３１２、内側カウル３１６、外側カウル３１８、およびファンノズル出口領域３２０を含む一定の特徴を特定している。装置３００は、シェブロン３２２およびアクチュエータ組立体３２６を含み、この場合では、アクチュエータ組立体３２６は、ロータ３５２およびステータ３５４を備えたリニアアクチュエータ３５０である。シェブロン３２２は、基端部３４０、および、基端部３４０よりも幅が狭くおよび／または厚さが薄い特徴付き端部３４２を有する。特徴付き端部３４２は、幾何学的に、示されているような形状とすることが可能であり、その結果、シェブロン３２２の後縁は先端部Ｔを有する。一実施形態では、シェブロン３２２は平面的であり、湾曲していない。別の実施形態では、シェブロン３２２は、ジェットエンジン１０２の中心線へ先端を向かわせるような所定の湾曲を備えた平面である。
【００３３】
外側カウル３１８は、外側部材３６８および内側部材３７０を含み、内側部材３７０は、外側カウル３１８の後方端から前方へ延在する、材料の厚さが低減された領域３７２を含む。装置３００の構成は、例えば上述の装置２００に見られるカバーおよび関連する設置物を使用しない。むしろ、装置３００の構成部品は、外側カウル３１８、特に外側部材３６８がすべての必要な構成部品を収納することを可能にする。さらに、この構成は、例えばジェットエンジン上で見られるように、外側カウル３１８の空気力学的な完全性を維持するように装置３００のプロファイルを減少させる。一例では、外側カウル３１８は、チャンネル（例えば、前出の図のチャンネル２３４）を含むことができ、チャンネルが取り除かれて、領域３７４を形成する開口された上部が提供されることも可能である。
【００３４】
外側部材３６８が取り除かれている図８に最も良く示されているように、領域３７２は、シェブロン３２２の進入を受け入れることが可能であり、一例では、アクチュエータ組立体の様々な部材を固定することができるプラットフォーム表面３７４を形成している。また、シェブロン３２２は、長手方向に延在するスロット３７８を備えたキャビティ３７６を含み、スロット３７８はフランジ３８０を形成する。また、装置３００は、案内部材３８２、カウル支持ブラケット３８４、シェブロン支持ブラケット３８６、および留め具３８８を含む。
【００３５】
キャビティ３７６は、シェブロン３２２の外縁に対して中央に位置付けることが可能である。本例において、リニアアクチュエータ３５０はキャビティ３７６内に存在しており、特に、ロータ３５２がスロット３７８内に設置され、ステータ３５４がロータ３５２に沿って移動する。案内部材３８２は、シェブロン３２２の外縁に固定されており、外側カウル３１８のプラットフォーム領域３７４に近接している。案内部材３８２は、シェブロン３２２の径方向運動およびねじり運動を防止するリニア軸受を含むことができる。一般的に、案内部材３８２は、シェブロン３２２を前方および後方へ案内し、振動、空隙などを防止することができる摩耗表面を提供する。一実施形態では、案内部材３８２は、フランジ、または、シェブロン３２２の基端部３４０の縁に沿って形成された凹部などのような他の機構に取り付けることが可能である。
【００３６】
一実施形態では、カウル支持ブラケット３８４およびシェブロン支持ブラケット３８６が、領域３７２および／またはキャビティ３７６に設置される。ブラケットは、リニアアクチュエータ３５０を固定し、シェブロン３２２の移動によって生じた負荷に効果的に対応する。カウル支持ブラケット３８４は、ステータ３５４（例えば、静止軌道）を外側カウル３１８に固定し、リニアアクチュエータ３５０の駆動時のロータ３５２の移動を防止する。シェブロン支持ブラケット３８６は、ロータ３５２をフランジ３８０に固定するように構成することが可能である。一例では、装置３００は、留め具、および、リニアアクチュエータ３５０を外側カウル３１８およびシェブロン３２２のそれぞれに固定する適切なブラケットを含むことができる。他の例では、リニアアクチュエータ３５０の１つまたは複数の構成部品は、シェブロン３２２の基端部３４０と一体的に形成することが可能である。
【００３７】
図７、図８、および図９を参照すると、基端部３４０が嵌合し、外側部材３６８と外側カウル３１８（または、この部材が知られているように「トランスレートスリーブ」）のプラットフォーム３７４との間で移動することができるように、シェブロン３２２は領域３７２内に設置されている。本例では、リニアアクチュエータ３５０も、シェブロン３２２内に収納されており、例えば、外側部材３６８によって囲まれている。図７および図８において、シェブロン３２２は、基準位置に示され、間隙距離３６６を形成しており、そこから、シェブロン３２２を前方または後方へ駆動して、異なるノズルスロートおよび音響減衰を実現することが可能である。例えば、リニアアクチュエータ３５０が励磁されると、シェブロン３２２は、必要に応じて前方または後方へ移動し、内側カウル３１６に対する外側カウル３１８の関係を変更し、さらにファンノズル出口領域３２０の直径を変更する。この関係の変化の程度は、間隙距離３６６によって規定され得る。図９において、シェブロン３２２が後方へ移動するにしたがって、間隙距離３６６が増加する。
【００３８】
図１０は、図８の装置３００の斜視図であり、ジェットエンジンのコアカウル３１６に関連して第１の位置にある装置３００を示している。
【００３９】
図１１は、シェブロン４２２を前方または後方へ動かし、ジェットエンジン（例えば、前出の図のジェットエンジン１０２）内のガス流路を変更するように構成された装置４００の第３の実施形態の自由体図である。図１１において、外側カウル４１８の外側部材（例えば、前出の図の外側部材２１８、３１８）および案内部材（例えば、前出の図の案内部材２３８、３８２）は、明確にするために省略されている。
【００４０】
さらに重要なことには、図１１は、例示的な構成を図示しており、その構成において、シェブロン４２２は、リニアアクチュエータ４５０の構成部品を組み込む基端部４４０を有している。例えば、装置４００はブラケット４９０を含み、ブラケット４９０は、外側カウル４１８の後方端に形成された領域４７６内に収納されており、外側カウル４１８に取り付けられている。リニアアクチュエータ４５０のステータ４５４は、支持ブラケット４９０に取り付けられており、シェブロン４２２の基端部４４０に形成されたチャンネル４９２内に滑動可能に嵌合されている。リニアアクチュエータ４５０のロータ（図示せず）は、シェブロン４２２の基端部４４０と一体に形成され、１つまたは複数の磁石４９４が収納されている。シェブロン４２２は、ばね４９６によって後退される。ばね４９６の一端は、シェブロン４２２に取り付けられており、他端は、ブラケット４９０、ステータ４５４、および／または、外側カウル４１８内に形成された領域４７６の他の場所に取り付けられている。また、装置４００は、位置センサ４９３を含み、一例では、位置センサ４９３は、シェブロン４２２内に一体に形成されている。位置センサ４９３は、制御装置（例えば、図１６の制御装置９０８）に有線または無線で結合され得る。使用するとき、位置センサ４９３は、リニアアクチュエータ４５０およびシェブロン４２２のうちの少なくとも１つの正確な位置を感知する。センサ４９３は、その正確な位置を示すデータを制御装置（例えば、図１６の制御装置９０８）へ出力することが可能である。
【００４１】
図１２は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を製造する方法５００の実施形態を図示するフローチャートである。方法５００は、ブロック５０２において、シェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、ブロック５０４において、リニアアクチュエータをジェットエンジンのカウルまたは他の部分に固定するステップとを含むことができる。
【００４２】
一般的に、工場におけるジェットエンジンの製造において、または、他の状況において既存のジェットエンジンに１つまたは複数の上述の装置を装備するための手段として、方法５００を使用することが可能である。新たな組立てのために、装置２００、３００、および４００のうちのいずれか１つを統合することが、より適切であり得る。特定の構成部品を統合する必要のある設計は、設計完成前に特定され、したがって、特に、装置２００、３００、および４００の仕様通りに、ジェットエンジンの１つまたは複数の構成部品を製造することが可能である。その一方で、シェブロン装置を既存のジェットエンジンに統合することには、統合を成功させるために、より労力のかかる構築／再構築作業が必要とされる。ジェットエンジンを解体し、特定の構成部品を（例えば、機械加工、溶接、穴あけなどによって）改造して、本開示が本明細書で考慮している１つまたは複数の構成部品を収容する追加のステップが必要とされる。
【００４３】
既存のジェットエンジンの修理および改装に関連して、図１３は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を整備または修理する方法６００の実施形態を図示するフローチャートである。方法６００は、ブロック６０２において、シェブロンを既存構造のジェットエンジンから外すステップと、ブロック６０４において、同一のシェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、ブロック６０６において、リニアアクチュエータをジェットエンジンのカウルまたは他の部分に固定するステップとを含む。
【００４４】
既存のエンジンを扱うとき、移動のために他の構成部品にすでに固定されたシェブロンに遭遇する可能性がある。例えば、既存のシェブロンの構成は、異なる態様で、および本明細書で考慮されるものとは異なる理由により、移動または駆動することが可能である。例えば、支柱の位置決め並びに加工工具および機器が必要とされる実施形態を含むシェブロンを取り除いて再挿入することを容易にする、様々な他のデバイスを実施することを考えることは合理的であり得る。
【００４５】
図１４は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態をジェットエンジンに設置する方法７００の実施形態を図示するフローチャートである。方法７００は、ブロック７０２において、シェブロンの移動を感知するために位置センサを位置付けるステップを含む。また、方法７００は、ブロック７０４において、制御装置を位置決めセンサおよびリニアアクチュエータに結合するステップを含む。さらに、方法７００は、ブロック７０６において、動力源（例えば、電源）をリニアアクチュエータに結合するステップを含む。
【００４６】
また、方法７００は、方法５００および６００の実施形態に見られるステップを含む、他のステップを含むことも可能である。高いレベルで、位置決めセンサは、シェブロンの位置を監視するのに有用であり、さらに重要なことには、シェブロンが燃焼ガスの流路内にどの程度延在するかを決定するのに有用である。一例では、位置センサは、シェブロン、および／またはリニアアクチュエータの一部に近接していることが可能である。他の例では、リニアアクチュエータの一部として、または、本明細書で考慮されるようなシェブロンの位置を監視および決定するのに適切な入力を提供する他のデバイス（例えば、エンコーダ）の一部として、位置決めセンサを組み込むことが可能である。
【００４７】
図１５は、航空機に設置される図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を整備または修理する方法８００の実施形態を図示するフローチャートである。また、方法８００は、本明細書で開示されるような調整可能なシェブロンを事前に組立てられたジェットエンジンに提供するのに必要な機器を装備するための他の方法（例えば、方法５００、６００、７００または前出の図）と共に実施することが可能である。
【００４８】
また、方法８００は、ブロック８０２において、動力源をアクチュエータから分離するステップと、ブロック８０４において、制御装置をアクチュエータから分離するステップとを含む。また、方法８００は、ブロック８０６において、位置センサを１つまたは複数の制御装置、シェブロン、およびアクチュエータから分離するステップも含む。さらに、方法８００は、ブロック８０８において、１つまたは複数のアクチュエータ、位置センサ、およびシェブロンを交換するステップも含む。
【００４９】
上述のように、装置２００、３００、４００のいくつかの実施形態は、ジェットエンジンに配置されたシェブロンの移動を生じさせる既存のハードウェアを用いてジェットエンジンに設置することが可能である。このハードウェアのいくつかまたは全てを交換して、本開示の改善されたシェブロン装置の使用を容易にすることが可能である。例えば、アクチュエータを、より良い性能、正確性、およびより薄型であることを提供するリニアアクチュエータと交換することが可能である。シェブロンは、リニアアクチュエータと接続するようにはなっておらず、したがって、一例では、必要に応じて交換シェブロンが提供され、設置される。さらに、本開示の他の例では、上述の装置の活動化および実施を促進するために、制御装置、動力源、または、制御システムの他の部材のアップグレードが考慮される。
【００５０】
図１６は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態が、どのように１つまたは複数の航空機構成部品に結合されるかということを示すハイレベルの概略配線図である。一般的に、本開示の概念を実施するために様々な制御構成を使用することが可能である。そのような制御構成は、より典型的には、ジェットエンジン、および／または、その上にジェットエンジンが組み立てられる航空機の制御構造によって決定される。図１６の例は、オペレータインターフェース９０２、動力源９０４、リニアアクチュエータ９０６、および制御装置９０８を含む１つの構造９００の概略図を提供している。また、構成９００は、位置センサ９１０、逆推力装置位置センサ９１２、アクチュエータ９１４、および逆推力装置９１６も含む。
【００５１】
制御装置９０８は、航空機、ジェットエンジンなどのデバイスおよびシステムの一般的な動作のために構成されたプロセッサ、メモリ、および制御回路などの様々な構成部品を含むことができる。集合的に、制御装置９０８の部品は、高度の論理関数、アルゴリズム、並びにファームウェアおよびソフトウェア命令を実行する。一例では、プロセッサは、ＡＳＩＣおよび／またはＦＰＧＡなどの中央処理装置（ＣＰＵ）である。また、プロセッサは、状態機械回路、または、位置決めセンサ９１０からの入力を受信することができる他の適切な構成部品を含むことも可能である。メモリは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含み、ソフトウェア（またはファームウェア）命令および構成設定の記憶のために使用することが可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ、メモリ、および制御回路は、単一の集積回路（ＩＣ）または他の構成部品に含まれ得る。別の例では、プロセッサは、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭなどの内部プログラムメモリを含むことができる。同様に、これらの構成部品の１つまたは複数の関数は、追加の構成部品（例えば、マルチプロセッサまたは他の構成部品）に分散され得る。
【００５２】
オペレータインターフェース９０２は、航空機のコクピットで見られるようなディスプレイの一部とすることが可能である。オペレータインターフェース９０２は、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）を提供することが可能である。一例では、ＧＵＩは、内側カウルに対して、または、ある構成では、ジェットエンジンおよび／またはエアフォイルの上の別の固定された場所に対して、シェブロンの位置を特定する。別の例では、構成９００は、ジェットエンジンから脱出する燃焼ガスのパラメータを監視する流量計、センサ、または他の流量検出デバイスを含むことができる。この情報は、シェブロンの正しい位置、および、リニアアクチュエータを作動させて要求通りに位置を変化させるための迅速な手動および／または自動応答を決定するために使用することが可能である。
【００５３】
例示的な実施形態の小さな例が以下に続く。
【００５４】
一実施形態では、シェブロンは、先端部に向かって細くなる特徴付き端部と、キャビティを含む基端部とを含み、キャビティは、リニアアクチュエータの構成部品を受け入れるように構成されたスロットを含む。
【００５５】
一実施形態では、前述のシェブロンにおいて、シェブロンは、さらに、１つまたは複数のリニアスライドに固定されるように構成されている。
【００５６】
一実施形態では、前述のシェブロンにおいて、基端部は、案内部材を受け入れるためのスロットを含む。
【００５７】
一実施形態では、逆推力トランスレートカウルは、チャンネルを備えた後方端を含み、チャンネルは、シェブロンの基端部を受け入れるようにサイズ設定されている。
【００５８】
一実施形態では、前述の逆推力トランスレートカウルにおいて、チャンネルが、第１部材と第２部材との間に形成されている。
【００５９】
一実施形態では、前述の逆推力トランスレートカウルにおいて、チャンネルが、後方端において低減された直径の領域を形成する、開口された上部端を有する。
【００６０】
一実施形態では、シェブロンをジェットエンジンに固定する方法において、前記方法は、シェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、リニアアクチュエータをジェットエンジンの外側カウルに固定するステップとを含み、シェブロンは、ジェットエンジンの外側カウルおよび内側カウルによって形成されたガス流路に対してシェブロンの位置を変化させるように、リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。
【００６１】
一実施形態では、前述の方法は、ジェットエンジンからシェブロンを外すステップと、アクチュエータをリニアアクチュエータに交換するステップとをさらに含む。
【００６２】
一実施形態では、前述の方法において、リニアアクチュエータは、外側カウルおよび内側カウルのそれぞれに固定されている。
【００６３】
一実施形態では、前述の方法において、シェブロンは、外側カウルのチャンネル内に嵌合される基端部を有する。
【００６４】
本開示の中で該当する場合は、本明細書で記載された数値や他の値は、明確に記述されているか、または本開示の説明によって本質的に得ることができるかのいずれにしても、用語「約」によって修正されることが考えられる。本明細書で使用されるように、用語「約」は、それに限定されないが、許容範囲および最大の値を含むように、およびそのように修正された数値を含んで、修正された値の数値境界を規定する。すなわち、数値は、明確に記述された実際の値、および、本開示に示されたおよび／または記載された実際の値の小数、分数、または倍数である、またはその可能性がある、他の値を含むことができる。
【００６５】
本書は、最良の形態を含めて本発明の実施形態を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムを作ることおよび使用すること、並びに、任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を当業者が実施することができるようにするために、例を使用している。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造部材を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等の構造部材を含む場合、特許請求の範囲の中に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６６】
１００ エアフォイル部分
１０２ ジェットエンジン
１０４ パイロン
１０６ エアフォイル
１０８ ナセル
１１０ 前方端
１１２ 後方端
１１６ 内側カウル、コアカウル
１１８ 外側カウル、逆推力トランスレートカウル
１２２ シェブロン
１２４ シェブロン装置
２００ 装置
２１０ 前方端
２１２ 後方端
２１６ 内側カウル
２１８ 外側カウル、逆推力トランスレートカウル、外側部材
２２０ ファンノズル出口領域
２２２ シェブロン
２２６ アクチュエータ組立体
２２８ 第１部材
２３０ 第２部材
２３２ 第３部材
２３４ チャンネル
２３６ 案内機構
２３８ 案内部材
２４０ 基端部
２４２ 特徴付き端部
２４６ 第１カバー、第１ブリスタ
２４８ 第２カバー、第２ブリスタ
２５０ リニアアクチュエータ
２５２ ロータ
２５４ ステータ
２５６ 留め具
２５８ 支持構造体
２６０ タング
２６２ 支持部材
２６４ ガス流路、ピン
２６６ 間隙距離
３００ 装置
３１０ 前方端
３１２ 後方端
３１６ 内側カウル、コアカウル
３１８ 外側カウル、外側部材
３２０ ファンノズル出口領域
３２２ シェブロン
３２６ アクチュエータ組立体
３４０ 基端部
３４２ 特徴付き端部
３５０ リニアアクチュエータ
３５２ ロータ
３５４ ステータ
３６６ 間隙距離
３６８ 外側部材
３７０ 内側部材
３７２ 領域
３７４ プラットフォーム表面、プラットフォーム、プラットフォーム領域
３７６ キャビティ
３７８ スロット
３８０ フランジ
３８２ 案内部材、
３８４ カウル支持ブラケット
３８６ シェブロン支持ブラケット
３８８ 留め具
４００ 装置
４１８ 外側カウル
４２２ シェブロン
４４０ 基端部
４５０ リニアアクチュエータ
４５４ ステータ
４７６ 領域
４９０ ブラケット
４９２ チャンネル
４９３ 位置センサ
４９４ 磁石
４９６ ばね
９００ 構造、構成
９０２ オペレータインターフェース
９０４ 動力源
９０６ リニアアクチュエータ
９０８ 制御装置
９１０ 位置センサ、位置決めセンサ
９１２ 逆推力装置位置センサ
９１４ アクチュエータ
９１６ 逆推力装置
【技術分野】
【０００１】
本開示の主題は、一般に、ジェットエンジンに関し、より詳細には、ジェットエンジンの騒音および燃料消費を低減するように配置可能でありセグメント化されたファンノズルの製造、整備、および／または動作における、ある種の新規かつ有用な進歩に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路形状が可変の大型ターボファンエンジンは、燃料消費およびエンジン騒音を低減するので、魅力的な経済的インセンティブを提供する。しかし、そのようなエンジンは、可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）を使用して、圧力、速度、および流量などの重要なファンパラメータを許容範囲内に維持することが必要とされる。従来のＶＡＦＮは、通常、エンジン騒音を低減するために、航空機産業において「シェブロン」として知られる構造を使用する。そのようなシェブロンは、三角形であり位置が固定されているので、通常、ガス流れの中にシェブロンが突出するように、ジェットエンジンの二次排気ノズルの後方縁に沿って位置付けられている。この配置は、ジェットエンジンの騒音を低減することが証明されているが、シェブロンが、ファン流れの中に入り込むので、抗力および推力の損失を引き起こす。したがって、この推力の損失は、騒音を低減するという要求とバランスを取らなければならない。
【０００３】
少なくとも２つのタイプのＶＡＦＮが開発されている。液体駆動式のシェブロンを備えたＶＡＦＮは周知であるが、重量が大きく、維持するのに費用がかかる。Ｑｕｉｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｏｒ（ＱＴＤ）ＩおよびＩＩプログラムのために設計および試験されたＳＭＡシェブロンなど、形状記憶合金（ＳＭＡ）によって駆動されるシェブロンを使用するＶＡＦＮは、改善された騒音低減を提供するが、ニッケルチタン（ニチノール）など、それらの高性能の合金は高価である。ＱＴＤ ＩＩ試験において、それぞれのシェブロンは、積層構造を有していた。ニチノールの３つのＳＭＡストリップが、複合積層板で形成されたベースシェブロンの上に位置付けられており、２つは、シェブロンの角度の付いた縁部に沿っており、１つは、シェブロンの先端からその中心に延びており、次いでカバープレートで覆われていた。熱に反応して変形するＳＭＡストリップは、都市騒音およびキャビン騒音を低減するために離陸時にそれぞれのシェブロンを内側に曲げた。巡航時、ＳＭＡストリップは、燃料消費を低減するためにそれぞれのシェブロンを真っ直ぐにした。両方の適用において、ＳＭＡストリップを含むシェブロンのベースは動かせず、例えば前方または後方へ移動することができなかった。
【０００４】
Ｎｅｓｂｉｔｔらによる米国特許第６，７１８，７５２号は、そのようなシェブロンの例を図２１に図示している。この図示は、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータによって曲げられおよび真っ直ぐにされる流れ変更部品２１０２を有する既知の可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）２１００を特定している。
【０００５】
したがって、流れの中におよび流れの中から曲がるまたは「回転する」ノズルシェブロンは、固定されたシェブロンに対していくつかの改善を提供するが、依然としてノズルの空気力学的な性能に対して妥協している。したがって、改善された音響減衰、推力、および／または燃料効率を提供しながら、ノズルの形状および排出面積を最適化することを可能にするさらなる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９４９６１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本明細書で説明されるのは、ジェットエンジンの可変面積ファンノズル（ＶＡＦＮ）の流れ変更部品（また、「シェブロン」）をリニア駆動する、新規で有用な装置および方法の実施形態である。
【０００８】
ジェットエンジン内に形成されたガス流路の直径を変化させるように、それぞれのシェブロンは、単独でまたはシェブロンのグループで、１つまたは複数のリニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。第１の位置において、シェブロンが、ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する。第２の位置において、シェブロンが、後方へ動かされて前記ガス流路内に突出する、またはさらに突出する。それぞれのリニアアクチュエータについて、リニアアクチュエータの第１の構成部品が、エアフォイルに結合され、リニアアクチュエータの第２の構成部品が、対応するシェブロンに結合される。それぞれのリニアアクチュエータは、航空機に設置されたとき、制御装置および電源に結合される。制御装置に結合された位置センサは、リニアアクチュエータの位置および／またはシェブロンの位置を示すデータを制御装置に出力するように構成される。
【０００９】
本開示の他の特徴および利点は、添付の図面に関連して説明される以下の明細書を参照することによって明らかになるであろう。
【００１０】
ここで、添付の図面を簡単に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ジェットエンジンの斜視図である。
【図２】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の実施形態の分解斜視図である。
【図３】図２の装置の実施形態の斜視図である。
【図４】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図５】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第２（前方）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図６】図２の装置の実施形態の斜視図であり、第３（後方）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図７】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の第２の実施形態の切欠き斜視図である。
【図８】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にある装置を示す図である。
【図９】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第２（後方）の位置にある装置を示す図である。
【図１０】図７の装置の第２の実施形態の斜視図であり、第１（デフォルト）の位置にあり、ジェットエンジンのコアカウルに対して位置付けられた装置を示す図である。
【図１１】ジェットエンジンのエアフォイルのガス流路を変更するためにシェブロンを前方または後方へ動かすように構成された装置の第３の実施形態の自由体図である。
【図１２】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を製造する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１３】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を整備または修理する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１４】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を航空機に設置する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１５】航空機に設置される図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態を整備または修理する方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図１６】図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置の実施形態が、どのように１つまたは複数の航空機に結合されるかということを示すハイレベルの概略配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
該当する場合は、類似の参照文字は、複数の図面を通して同一または対応する構成部品およびユニットを示し、図面は、他に指定のない限り、原寸に比例しない。
【００１３】
本明細書で使用されるように、単数形で記載され、用語「ａ」または「ａｎ」を用いて進められた部材または機能は、複数の前記部材または機能の排除が明示的に記載されているのでなければ、複数の前記部材または機能を排除するものとして理解されるべきではない。さらに、特許請求の範囲に記載された本発明の「一実施形態」を参照することは、記載された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されるべきではない。
【００１４】
簡単に言えば、本開示は、ジェットエンジンが、１つまたは複数のシェブロンに結合された１つまたは複数のリニアアクチュエータを含むカウル内に位置付けられたとき、ジェットエンジンの動作特性を改善することができるシェブロン装置の様々な実施形態を説明する。シェブロン装置は、流れ変更部品（以下、「シェブロン」という）および１つまたは複数のリニアアクチュエータを含み、リニアアクチュエータは、ファンノズル出口領域を変更するためにシェブロンを前方へ（すなわち、ジェットエンジンカウルの入口端の方へ向かって）および後方へ（すなわち、ジェットエンジンカウルの排出端の方へ向かって）移動し、騒音を低減し、防音性能を改善し、飛行エンベロープの様々な点における最適なファンダクト圧力を実現する。一例では、シェブロンを移動することによって、ファンノズル出口領域の寸法が変化し、特に、ジェットエンジンを脱出するガスの流路内のシェブロンの位置が変化する。高バイパスターボファンエンジンなどのジェットエンジンについて、移動するシェブロンを使用することによって、バイパス流路ノズルのサイズを最適化し、音響減衰を促進することが可能である。
【００１５】
シェブロンは、独立して移動することが可能であり、または、他の例では、２つ以上のシェブロンを含むグループまたはセクション（例えば、四分円）として移動することが可能である。飛行中に（または、ジェットエンジンの他の固有の動作中に）シェブロンの配置を前方および後方へ独立してまたは局所的に変化させることによって、エンジンサイクル／ファンダクト性能および防音性能を最適化することが可能である。一例では、（すなわちヘルムホルツ共鳴器のような一実施形態では、）（１つまたは複数の）シェブロンは、例えばファンダクトの全体防音有効面積などの防音特性を改善するように扱われ、および／または構成される。
【００１６】
アクチュエータの例には、リニアアクチュエータが含まれるが、シェブロン装置は、要求に応じて他のタイプのものを組み込むことも可能である。リニアアクチュエータが薄型であることによって、ジェットエンジンの全体的な空気力学エンベロープに対するシェブロン装置の断面積の影響が最小化される。さらに、リニアアクチュエータの精度によって、他のタイプのアクチュエータに関係する問題、例えば、回転アクチュエータおよび機械式ねじに共通のバックラッシュ問題のない、シェブロンの正確な位置決めが可能となる。また、１つまたは複数の実施形態は、例えばノズルの中心線に対してシェブロンを正確に配置することを助けるために、（例えば、リニアアクチュエータの一部として）位置感知機能を組み込み、および／またはエンコーダ機構を組み込むことも可能である。エンコーダは、相対位置のフィードバックを提供するのに有用である。例えば、エンコーダは、ロータおよびステータの相対位置を特定するために、リニアアクチュエータの一部として組み込むことも可能である。
【００１７】
本開示では様々な構成が考慮されているが、一例では、１つまたは複数のシェブロンは、シェブロンの一体部品としてリニアアクチュエータの一部を組み込むことが可能である。この構成は、構造および組立体構成部品の冗長さを除去するのに役立つことが可能である。この特徴は、設計および実施を簡単にし、いくつかの観点において、修理、整備、改装、またはアップグレードのプロセスの一部として、（１つまたは複数の）シェブロンをジェットエンジンに装備することを可能にする。
【００１８】
いつくかの他の特徴および利点には、１つまたは複数の次の事項および／またはそれらの組み合わせが含まれる。
（１）逆推力トランスレートカウルの後縁の高いねじり負荷を引き起こすことなく、ファンダクトノズルの断面積を調整する態様で、シェブロンを駆動することが可能である。
（２）リニアアクチュエータは、本質的に硬く、移動するシェブロンの構造的な負荷経路の一部となることが可能であり、結果として、重量効率の良い設計となる。
（３）個々のシェブロンにアクチュエータを使用することによって、飛行プロファイル中の特定の条件についての音響学的特性を調整することが可能となり、（すなわち、離陸、巡航、またはアプローチにおいて）改善された音響減衰が提供される。
（４）経年劣化し、シェブロンの大きい位置決め誤差を引き起こし、トランスレートカウル内にクリアランスおよび位置決め問題を生じる傾向がある、機械的リンク機構、ベルクランクなどのない簡単な設計が、リニアアクチュエータを使用することによって可能となる。
（５）リニアアクチュエータを使用することによって、１つまたは複数のシェブロンの迅速かつ正確な位置決めが可能となる。
（６）独立に、または選択されたグループとして、シェブロンを制御することによって推力偏向の能力がいくらか実現される。
【００１９】
さらに他の利点および特徴は、以下に続く説明で本開示が提供する様々な実施形態に関連して明らかになるであろう。
【００２０】
ここで、図面に戻って、図１は、ジェットエンジン１０２、パイロン１０４、およびエアフォイル１０６を含む航空機のエアフォイル部分１００の概要を示す。ジェットエンジン１０２は、タービンエンジン（図示せず）の外部ケーシングとして機能するナセル１０８を含む。ジェットエンジン１０２は、前方端１１０および後方端１１２を有し、前方端１１０において、空気がタービンエンジンに入り、後方端１１２から、タービンエンジンが例えば排気ノズルを介して燃焼ガスを排出する。後方端１１２の近辺において、ジェットエンジン１０２は、内側カウル１１６（または「コアカウル１１６」）および外側カウル１１８（または「逆推力トランスレートカウル１１８」）を含む。内側カウル１１６および外側カウル１１８が、共にファンノズル出口領域を画定する。外側カウル１１８は、複数のシェブロン１２２を含むことができ、本開示は、ノズル／シェブロン装置（または「シェブロン装置」）に関連して、それを説明する。
【００２１】
図２、図３、図４、図５、および図６は、装置２００の例示的な一実施形態を様々な形態で示しており、装置２００は、シェブロン装置１２４（図１）として使用され得る。図２は、装置２００の分解斜視図を図示しており、装置２００は、図１に示されたジェットエンジン１０２の一部分であるが、その大部分は明確化のために取り除かれている。本説明のために、図２は、前方端２１０、後方端２１２、内側カウル２１６、外側カウル２１８、およびファンノズル出口領域２２０を特定している。シェブロン装置２００は、シェブロン２２２およびアクチュエータ組立体２２６を含み、アクチュエータ組立体２２６は、シェブロン２２２を前方および後方に動かして、例えばファンノズル出口領域２２０のサイズおよび寸法を変更する。図３は、図２の装置２００の実施形態の斜視図である。図１および図２の外側カウル２１８の部分のみが示されており、それによって、装置２００の実施形態が、より簡単に描かれ、説明され、そして理解され得る。
【００２２】
図４は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、第１（または「デフォルト」）の位置にあり、内側カウル２１６に関連して位置付けられた装置２００を示している。図５は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、アクチュエータ組立体２２６がシェブロン２２２を前方端２１０へ向けて動かした後に生じる第２（または「前方」）の位置にある装置２００を示している。図６は、図２の装置２００の実施形態の斜視図であり、第３（または「後方」）の位置にある装置を示している。後方位置は、アクチュエータ組立体２２６がシェブロン２２２を後方端２１２へ向けて、一例では、内側カウル２１６に近づくように動かした後に起こる。
【００２３】
図２に図示されるように、外側カウル２１８（または「逆推力トランスレートカウル２１８」）は、第１部材２２８、第２部材２３０、および、それらの間に配置された第３部材２３２を含む。後方端２１２の近辺において、外側カウル２１８は、第１部材２２８と第２部材２３０との間に隙間または溝を形成するチャンネル２３４を有する。また、外側カウル２１８は、チャンネル２３４に近接して案内機構２３６を含む。チャンネル２３４内に配置され、第３部材２３２から後方端２１２へ長手方向に延在する１つまたは複数の案内部材２３８を、案内機構２３６は含む。シェブロン２２２は、基端部２４０、および後方端２１２へ向かって細くなる特徴付き端部２４２を有する。一例では、特徴付き端部２４２は、上から下を見た場合または下から上を見た場合に、実質的に三角形形状を有することが可能である。
【００２４】
また、装置２００は、アクチュエータ組立体２２６を囲むためにカバー組立体を含む。カバー組立体は、外側カウル２１８およびシェブロン２２２にそれぞれ固着された第１カバー２４６（または「第１ブリスタ２４６」）および第２カバー２４８（または「第２ブリスタ２４８」）を有する。カバー組立体は、一般的に、タービンエンジンを通る空気の流れの乱れを最小化するように構成される。例えばジェットエンジンの効率的な機能を促進するために必要な流体力学および空気力学も考慮に入れられるが、カバー組立体の形状、サイズ、および機能によって、アクチュエータ組立体２２６に対する損傷および摩耗が防止される。一実施形態において、第１カバー２４６と第２カバー２４８の両方が、外側カウル２１８およびシェブロン２２２の長手方向中心軸線と実質的に整合する長手方向中心軸線を有する。アクチュエータ組立体２２６およびシェブロン２２２の移動を可能にするために、第１カバー２４６および第２カバー２４８を、滑動可能に共に嵌合することが可能であり、カバー（例えば、第１カバー２４６および第２カバー２４８）のうちの一方は、他方のカバーが滑動可能に嵌合することができるような大きさの開口部を有する。
【００２５】
基端部２４０は、案内部材２３８を受け入れることができるスロットまたは孔などの１つまたは複数の受け入れ特徴部（図示せず）を含むことができる。同様に、基端部２４０は、シェブロン２２２が外側カウル２１８に滑動可能に係合できるように、チャンネル２３４内に嵌合することが可能である。案内部材２３８は、シェブロン２２２の径方向の運動、エンジンの中心線に向かって内側へのまたは外側への両方の移動を防止するのに有用である。また、これらの部材は、シェブロン２２２を前方および後方へ案内し、振動、空隙などを防止することができる摩耗表面を提供する。また、他の例では、案内部材は、リニアアクチュエータへの動力が低下する場合にシェブロンをある位置（例えば、デフォルト位置）へ戻すことが可能な機構のようなものを含む他の機能を果たすことが可能である。
【００２６】
図２は、第２部材２３０が、第１部材２２８よりも後方端２１２へ向かってより遠くへ延在することが可能であることを示している。一例では、第２部材２３０は、後方端２１２へ向かって厚さを薄くすることが可能である。これらの機構は、第２部材２３０からシェブロン２２２への移行を滑らかにし、外側カウル２１８とシェブロン２２２との間の空気力学および関連の流体力学のより良い特性を提供することが可能である。一実施形態では、外側カウル２１８および／または基端部２４０は、個別に形成された案内部材２３８の代わりに、連動特徴部を含むことができ、連動特徴部は、外側カウル２１８に対するシェブロン２２２の移動を可能にするが、またシェブロン２２２を安定にする。
【００２７】
図３に最も良く示されているように、アクチュエータ組立体２２６の実施形態には、リニアアクチュエータ２５０が含まれ、リニアアクチュエータ２５０は、ステータ２５４に滑動可能に結合されたロータ２５２を備えた電磁リニアモータであることが好ましい。１つまたは複数の留め具２５６が、ステータ２５４を外側カウル２１８へ固定する。リニアアクチュエータ２５０としての使用に適したリニアモータは、既知であって容易に入手可能であり、したがって、それらがどのように構成され機能するかについての詳細の説明は本明細書では必要ではない。また、アクチュエータ組立体２２６は、リニアアクチュエータ２５０をシェブロン２２２に固定する支持構造体２５８を含む。
【００２８】
一実施形態では、支持構造体２５８は、シェブロン２２２の基端部２４０に近接して固着されたタング２６０、および、リニアアクチュエータ２５０に固定された一対の対向する支持部材２６２を含む。支持部材２６２は、クレビス継手を形成し、タング２６０と一体化することが可能である。一例では、ピン２６４が、タング２６０および支持部材２６２のそれぞれに存在する開口部（例えば、孔、穴、開口など）を通るなどして、支持部材２６２をタング２６０に結合する。
【００２９】
作動時には、ロータ２５２は、リニアアクチュエータ２５０に印加された電流に応答して、および／またはリニアアクチュエータ２５０によって生成される磁場に応答して、前方および後方へ動く。ロータ２５２の移動は、例えば支持構造体２５８を介してシェブロン２２２へ力を向かわせて、本明細書で規定されるようにシェブロン２２２を前方および後方へ動かす。設置の前に、リニアアクチュエータ２５０は、ジェットエンジンに搭載して使用するために試験され保証されるべきである。また、リニアアクチュエータ２５０は、後方端２１２へ向かって、ジェットエンジンが排出する燃焼ガスの流路内にシェブロン２２２を移動することができるべきであり、ジェットエンジンが作動しているときにシェブロンの１つまたは複数をガス流路内に移動することができるように大きな移動力で作動することができるべきである。
【００３０】
図４、図５、および図６は、外側カウル２１８およびシェブロン２２２を、ジェットエンジンの内側カウル２１６との関係で示している。この構成によって、ガスが流れるファンノズル出口領域２２０が、ガス流路２６４に形成される。図４において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第１（デフォルト）の位置にあり、そこでは、間隙距離２６６が、第３部材２３２の後方面端部から、シェブロン２２２の基端部２４０を分離している。図５において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第２の（また、「前方の」または「後退された」）位置にあり、そこでは間隙距離２６６は低減されている。一例では、基端部２４０が第３部材２３２の後方面表面と実質的に結合するように、シェブロン２２２が後退し、それによって、シェブロン２２２が前方端２１０へ向かってさらに移動することを防止するハードストップ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）が形成される。図６において、リニアアクチュエータ２５０およびシェブロン２２２は、第３の（また、「後方の」または「延長された」）位置にあり、そこでは間隙距離２６６は拡大されて、シェブロン２２２の基端部２４０は、第１部材２２８および／または第２部材２３０の後縁に近接している。第１または第２の位置のうちの１つから第３の位置へ動かされると、シェブロン２２２の特徴付き端部２４２は、ガス流路２６４内へ突出し、またはさらに突出し、ファンノズル出口領域２２０を変更して、飛行エンベロープの様々な点において最適なファンダクト圧力を実現し、その最適なファンダクト圧力によって、エンジン騒音が低減され、および／または燃料効率が改善される。
【００３１】
図７、図８、図９、および図１０は、シェブロン装置１２４（図１）として使用するための装置３００の第２の実施形態を示している。図７は、図１のジェットエンジン１０２の一部として一般的に組み込むことができる装置３００の切欠き斜視図である。図８は、図７の装置３００の斜視図であり、第１（または「デフォルト」）の位置にある装置３００を示している。図９は、図７の装置３００の第２の実施形態の斜視図であり、第２（または「後方」）の位置にある装置３００を示している。
【００３２】
まず、図７を参照すると、ジェットエンジンは詳細に示されていないが、参照数字が、前方端３１０、後方端３１２、内側カウル３１６、外側カウル３１８、およびファンノズル出口領域３２０を含む一定の特徴を特定している。装置３００は、シェブロン３２２およびアクチュエータ組立体３２６を含み、この場合では、アクチュエータ組立体３２６は、ロータ３５２およびステータ３５４を備えたリニアアクチュエータ３５０である。シェブロン３２２は、基端部３４０、および、基端部３４０よりも幅が狭くおよび／または厚さが薄い特徴付き端部３４２を有する。特徴付き端部３４２は、幾何学的に、示されているような形状とすることが可能であり、その結果、シェブロン３２２の後縁は先端部Ｔを有する。一実施形態では、シェブロン３２２は平面的であり、湾曲していない。別の実施形態では、シェブロン３２２は、ジェットエンジン１０２の中心線へ先端を向かわせるような所定の湾曲を備えた平面である。
【００３３】
外側カウル３１８は、外側部材３６８および内側部材３７０を含み、内側部材３７０は、外側カウル３１８の後方端から前方へ延在する、材料の厚さが低減された領域３７２を含む。装置３００の構成は、例えば上述の装置２００に見られるカバーおよび関連する設置物を使用しない。むしろ、装置３００の構成部品は、外側カウル３１８、特に外側部材３６８がすべての必要な構成部品を収納することを可能にする。さらに、この構成は、例えばジェットエンジン上で見られるように、外側カウル３１８の空気力学的な完全性を維持するように装置３００のプロファイルを減少させる。一例では、外側カウル３１８は、チャンネル（例えば、前出の図のチャンネル２３４）を含むことができ、チャンネルが取り除かれて、領域３７４を形成する開口された上部が提供されることも可能である。
【００３４】
外側部材３６８が取り除かれている図８に最も良く示されているように、領域３７２は、シェブロン３２２の進入を受け入れることが可能であり、一例では、アクチュエータ組立体の様々な部材を固定することができるプラットフォーム表面３７４を形成している。また、シェブロン３２２は、長手方向に延在するスロット３７８を備えたキャビティ３７６を含み、スロット３７８はフランジ３８０を形成する。また、装置３００は、案内部材３８２、カウル支持ブラケット３８４、シェブロン支持ブラケット３８６、および留め具３８８を含む。
【００３５】
キャビティ３７６は、シェブロン３２２の外縁に対して中央に位置付けることが可能である。本例において、リニアアクチュエータ３５０はキャビティ３７６内に存在しており、特に、ロータ３５２がスロット３７８内に設置され、ステータ３５４がロータ３５２に沿って移動する。案内部材３８２は、シェブロン３２２の外縁に固定されており、外側カウル３１８のプラットフォーム領域３７４に近接している。案内部材３８２は、シェブロン３２２の径方向運動およびねじり運動を防止するリニア軸受を含むことができる。一般的に、案内部材３８２は、シェブロン３２２を前方および後方へ案内し、振動、空隙などを防止することができる摩耗表面を提供する。一実施形態では、案内部材３８２は、フランジ、または、シェブロン３２２の基端部３４０の縁に沿って形成された凹部などのような他の機構に取り付けることが可能である。
【００３６】
一実施形態では、カウル支持ブラケット３８４およびシェブロン支持ブラケット３８６が、領域３７２および／またはキャビティ３７６に設置される。ブラケットは、リニアアクチュエータ３５０を固定し、シェブロン３２２の移動によって生じた負荷に効果的に対応する。カウル支持ブラケット３８４は、ステータ３５４（例えば、静止軌道）を外側カウル３１８に固定し、リニアアクチュエータ３５０の駆動時のロータ３５２の移動を防止する。シェブロン支持ブラケット３８６は、ロータ３５２をフランジ３８０に固定するように構成することが可能である。一例では、装置３００は、留め具、および、リニアアクチュエータ３５０を外側カウル３１８およびシェブロン３２２のそれぞれに固定する適切なブラケットを含むことができる。他の例では、リニアアクチュエータ３５０の１つまたは複数の構成部品は、シェブロン３２２の基端部３４０と一体的に形成することが可能である。
【００３７】
図７、図８、および図９を参照すると、基端部３４０が嵌合し、外側部材３６８と外側カウル３１８（または、この部材が知られているように「トランスレートスリーブ」）のプラットフォーム３７４との間で移動することができるように、シェブロン３２２は領域３７２内に設置されている。本例では、リニアアクチュエータ３５０も、シェブロン３２２内に収納されており、例えば、外側部材３６８によって囲まれている。図７および図８において、シェブロン３２２は、基準位置に示され、間隙距離３６６を形成しており、そこから、シェブロン３２２を前方または後方へ駆動して、異なるノズルスロートおよび音響減衰を実現することが可能である。例えば、リニアアクチュエータ３５０が励磁されると、シェブロン３２２は、必要に応じて前方または後方へ移動し、内側カウル３１６に対する外側カウル３１８の関係を変更し、さらにファンノズル出口領域３２０の直径を変更する。この関係の変化の程度は、間隙距離３６６によって規定され得る。図９において、シェブロン３２２が後方へ移動するにしたがって、間隙距離３６６が増加する。
【００３８】
図１０は、図８の装置３００の斜視図であり、ジェットエンジンのコアカウル３１６に関連して第１の位置にある装置３００を示している。
【００３９】
図１１は、シェブロン４２２を前方または後方へ動かし、ジェットエンジン（例えば、前出の図のジェットエンジン１０２）内のガス流路を変更するように構成された装置４００の第３の実施形態の自由体図である。図１１において、外側カウル４１８の外側部材（例えば、前出の図の外側部材２１８、３１８）および案内部材（例えば、前出の図の案内部材２３８、３８２）は、明確にするために省略されている。
【００４０】
さらに重要なことには、図１１は、例示的な構成を図示しており、その構成において、シェブロン４２２は、リニアアクチュエータ４５０の構成部品を組み込む基端部４４０を有している。例えば、装置４００はブラケット４９０を含み、ブラケット４９０は、外側カウル４１８の後方端に形成された領域４７６内に収納されており、外側カウル４１８に取り付けられている。リニアアクチュエータ４５０のステータ４５４は、支持ブラケット４９０に取り付けられており、シェブロン４２２の基端部４４０に形成されたチャンネル４９２内に滑動可能に嵌合されている。リニアアクチュエータ４５０のロータ（図示せず）は、シェブロン４２２の基端部４４０と一体に形成され、１つまたは複数の磁石４９４が収納されている。シェブロン４２２は、ばね４９６によって後退される。ばね４９６の一端は、シェブロン４２２に取り付けられており、他端は、ブラケット４９０、ステータ４５４、および／または、外側カウル４１８内に形成された領域４７６の他の場所に取り付けられている。また、装置４００は、位置センサ４９３を含み、一例では、位置センサ４９３は、シェブロン４２２内に一体に形成されている。位置センサ４９３は、制御装置（例えば、図１６の制御装置９０８）に有線または無線で結合され得る。使用するとき、位置センサ４９３は、リニアアクチュエータ４５０およびシェブロン４２２のうちの少なくとも１つの正確な位置を感知する。センサ４９３は、その正確な位置を示すデータを制御装置（例えば、図１６の制御装置９０８）へ出力することが可能である。
【００４１】
図１２は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を製造する方法５００の実施形態を図示するフローチャートである。方法５００は、ブロック５０２において、シェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、ブロック５０４において、リニアアクチュエータをジェットエンジンのカウルまたは他の部分に固定するステップとを含むことができる。
【００４２】
一般的に、工場におけるジェットエンジンの製造において、または、他の状況において既存のジェットエンジンに１つまたは複数の上述の装置を装備するための手段として、方法５００を使用することが可能である。新たな組立てのために、装置２００、３００、および４００のうちのいずれか１つを統合することが、より適切であり得る。特定の構成部品を統合する必要のある設計は、設計完成前に特定され、したがって、特に、装置２００、３００、および４００の仕様通りに、ジェットエンジンの１つまたは複数の構成部品を製造することが可能である。その一方で、シェブロン装置を既存のジェットエンジンに統合することには、統合を成功させるために、より労力のかかる構築／再構築作業が必要とされる。ジェットエンジンを解体し、特定の構成部品を（例えば、機械加工、溶接、穴あけなどによって）改造して、本開示が本明細書で考慮している１つまたは複数の構成部品を収容する追加のステップが必要とされる。
【００４３】
既存のジェットエンジンの修理および改装に関連して、図１３は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を整備または修理する方法６００の実施形態を図示するフローチャートである。方法６００は、ブロック６０２において、シェブロンを既存構造のジェットエンジンから外すステップと、ブロック６０４において、同一のシェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、ブロック６０６において、リニアアクチュエータをジェットエンジンのカウルまたは他の部分に固定するステップとを含む。
【００４４】
既存のエンジンを扱うとき、移動のために他の構成部品にすでに固定されたシェブロンに遭遇する可能性がある。例えば、既存のシェブロンの構成は、異なる態様で、および本明細書で考慮されるものとは異なる理由により、移動または駆動することが可能である。例えば、支柱の位置決め並びに加工工具および機器が必要とされる実施形態を含むシェブロンを取り除いて再挿入することを容易にする、様々な他のデバイスを実施することを考えることは合理的であり得る。
【００４５】
図１４は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態をジェットエンジンに設置する方法７００の実施形態を図示するフローチャートである。方法７００は、ブロック７０２において、シェブロンの移動を感知するために位置センサを位置付けるステップを含む。また、方法７００は、ブロック７０４において、制御装置を位置決めセンサおよびリニアアクチュエータに結合するステップを含む。さらに、方法７００は、ブロック７０６において、動力源（例えば、電源）をリニアアクチュエータに結合するステップを含む。
【００４６】
また、方法７００は、方法５００および６００の実施形態に見られるステップを含む、他のステップを含むことも可能である。高いレベルで、位置決めセンサは、シェブロンの位置を監視するのに有用であり、さらに重要なことには、シェブロンが燃焼ガスの流路内にどの程度延在するかを決定するのに有用である。一例では、位置センサは、シェブロン、および／またはリニアアクチュエータの一部に近接していることが可能である。他の例では、リニアアクチュエータの一部として、または、本明細書で考慮されるようなシェブロンの位置を監視および決定するのに適切な入力を提供する他のデバイス（例えば、エンコーダ）の一部として、位置決めセンサを組み込むことが可能である。
【００４７】
図１５は、航空機に設置される図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態を整備または修理する方法８００の実施形態を図示するフローチャートである。また、方法８００は、本明細書で開示されるような調整可能なシェブロンを事前に組立てられたジェットエンジンに提供するのに必要な機器を装備するための他の方法（例えば、方法５００、６００、７００または前出の図）と共に実施することが可能である。
【００４８】
また、方法８００は、ブロック８０２において、動力源をアクチュエータから分離するステップと、ブロック８０４において、制御装置をアクチュエータから分離するステップとを含む。また、方法８００は、ブロック８０６において、位置センサを１つまたは複数の制御装置、シェブロン、およびアクチュエータから分離するステップも含む。さらに、方法８００は、ブロック８０８において、１つまたは複数のアクチュエータ、位置センサ、およびシェブロンを交換するステップも含む。
【００４９】
上述のように、装置２００、３００、４００のいくつかの実施形態は、ジェットエンジンに配置されたシェブロンの移動を生じさせる既存のハードウェアを用いてジェットエンジンに設置することが可能である。このハードウェアのいくつかまたは全てを交換して、本開示の改善されたシェブロン装置の使用を容易にすることが可能である。例えば、アクチュエータを、より良い性能、正確性、およびより薄型であることを提供するリニアアクチュエータと交換することが可能である。シェブロンは、リニアアクチュエータと接続するようにはなっておらず、したがって、一例では、必要に応じて交換シェブロンが提供され、設置される。さらに、本開示の他の例では、上述の装置の活動化および実施を促進するために、制御装置、動力源、または、制御システムの他の部材のアップグレードが考慮される。
【００５０】
図１６は、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、および図１１の装置２００、３００、４００の実施形態が、どのように１つまたは複数の航空機構成部品に結合されるかということを示すハイレベルの概略配線図である。一般的に、本開示の概念を実施するために様々な制御構成を使用することが可能である。そのような制御構成は、より典型的には、ジェットエンジン、および／または、その上にジェットエンジンが組み立てられる航空機の制御構造によって決定される。図１６の例は、オペレータインターフェース９０２、動力源９０４、リニアアクチュエータ９０６、および制御装置９０８を含む１つの構造９００の概略図を提供している。また、構成９００は、位置センサ９１０、逆推力装置位置センサ９１２、アクチュエータ９１４、および逆推力装置９１６も含む。
【００５１】
制御装置９０８は、航空機、ジェットエンジンなどのデバイスおよびシステムの一般的な動作のために構成されたプロセッサ、メモリ、および制御回路などの様々な構成部品を含むことができる。集合的に、制御装置９０８の部品は、高度の論理関数、アルゴリズム、並びにファームウェアおよびソフトウェア命令を実行する。一例では、プロセッサは、ＡＳＩＣおよび／またはＦＰＧＡなどの中央処理装置（ＣＰＵ）である。また、プロセッサは、状態機械回路、または、位置決めセンサ９１０からの入力を受信することができる他の適切な構成部品を含むことも可能である。メモリは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含み、ソフトウェア（またはファームウェア）命令および構成設定の記憶のために使用することが可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ、メモリ、および制御回路は、単一の集積回路（ＩＣ）または他の構成部品に含まれ得る。別の例では、プロセッサは、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭなどの内部プログラムメモリを含むことができる。同様に、これらの構成部品の１つまたは複数の関数は、追加の構成部品（例えば、マルチプロセッサまたは他の構成部品）に分散され得る。
【００５２】
オペレータインターフェース９０２は、航空機のコクピットで見られるようなディスプレイの一部とすることが可能である。オペレータインターフェース９０２は、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）を提供することが可能である。一例では、ＧＵＩは、内側カウルに対して、または、ある構成では、ジェットエンジンおよび／またはエアフォイルの上の別の固定された場所に対して、シェブロンの位置を特定する。別の例では、構成９００は、ジェットエンジンから脱出する燃焼ガスのパラメータを監視する流量計、センサ、または他の流量検出デバイスを含むことができる。この情報は、シェブロンの正しい位置、および、リニアアクチュエータを作動させて要求通りに位置を変化させるための迅速な手動および／または自動応答を決定するために使用することが可能である。
【００５３】
例示的な実施形態の小さな例が以下に続く。
【００５４】
一実施形態では、シェブロンは、先端部に向かって細くなる特徴付き端部と、キャビティを含む基端部とを含み、キャビティは、リニアアクチュエータの構成部品を受け入れるように構成されたスロットを含む。
【００５５】
一実施形態では、前述のシェブロンにおいて、シェブロンは、さらに、１つまたは複数のリニアスライドに固定されるように構成されている。
【００５６】
一実施形態では、前述のシェブロンにおいて、基端部は、案内部材を受け入れるためのスロットを含む。
【００５７】
一実施形態では、逆推力トランスレートカウルは、チャンネルを備えた後方端を含み、チャンネルは、シェブロンの基端部を受け入れるようにサイズ設定されている。
【００５８】
一実施形態では、前述の逆推力トランスレートカウルにおいて、チャンネルが、第１部材と第２部材との間に形成されている。
【００５９】
一実施形態では、前述の逆推力トランスレートカウルにおいて、チャンネルが、後方端において低減された直径の領域を形成する、開口された上部端を有する。
【００６０】
一実施形態では、シェブロンをジェットエンジンに固定する方法において、前記方法は、シェブロンをリニアアクチュエータに固定するステップと、リニアアクチュエータをジェットエンジンの外側カウルに固定するステップとを含み、シェブロンは、ジェットエンジンの外側カウルおよび内側カウルによって形成されたガス流路に対してシェブロンの位置を変化させるように、リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である。
【００６１】
一実施形態では、前述の方法は、ジェットエンジンからシェブロンを外すステップと、アクチュエータをリニアアクチュエータに交換するステップとをさらに含む。
【００６２】
一実施形態では、前述の方法において、リニアアクチュエータは、外側カウルおよび内側カウルのそれぞれに固定されている。
【００６３】
一実施形態では、前述の方法において、シェブロンは、外側カウルのチャンネル内に嵌合される基端部を有する。
【００６４】
本開示の中で該当する場合は、本明細書で記載された数値や他の値は、明確に記述されているか、または本開示の説明によって本質的に得ることができるかのいずれにしても、用語「約」によって修正されることが考えられる。本明細書で使用されるように、用語「約」は、それに限定されないが、許容範囲および最大の値を含むように、およびそのように修正された数値を含んで、修正された値の数値境界を規定する。すなわち、数値は、明確に記述された実際の値、および、本開示に示されたおよび／または記載された実際の値の小数、分数、または倍数である、またはその可能性がある、他の値を含むことができる。
【００６５】
本書は、最良の形態を含めて本発明の実施形態を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムを作ることおよび使用すること、並びに、任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を当業者が実施することができるようにするために、例を使用している。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造部材を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等の構造部材を含む場合、特許請求の範囲の中に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６６】
１００ エアフォイル部分
１０２ ジェットエンジン
１０４ パイロン
１０６ エアフォイル
１０８ ナセル
１１０ 前方端
１１２ 後方端
１１６ 内側カウル、コアカウル
１１８ 外側カウル、逆推力トランスレートカウル
１２２ シェブロン
１２４ シェブロン装置
２００ 装置
２１０ 前方端
２１２ 後方端
２１６ 内側カウル
２１８ 外側カウル、逆推力トランスレートカウル、外側部材
２２０ ファンノズル出口領域
２２２ シェブロン
２２６ アクチュエータ組立体
２２８ 第１部材
２３０ 第２部材
２３２ 第３部材
２３４ チャンネル
２３６ 案内機構
２３８ 案内部材
２４０ 基端部
２４２ 特徴付き端部
２４６ 第１カバー、第１ブリスタ
２４８ 第２カバー、第２ブリスタ
２５０ リニアアクチュエータ
２５２ ロータ
２５４ ステータ
２５６ 留め具
２５８ 支持構造体
２６０ タング
２６２ 支持部材
２６４ ガス流路、ピン
２６６ 間隙距離
３００ 装置
３１０ 前方端
３１２ 後方端
３１６ 内側カウル、コアカウル
３１８ 外側カウル、外側部材
３２０ ファンノズル出口領域
３２２ シェブロン
３２６ アクチュエータ組立体
３４０ 基端部
３４２ 特徴付き端部
３５０ リニアアクチュエータ
３５２ ロータ
３５４ ステータ
３６６ 間隙距離
３６８ 外側部材
３７０ 内側部材
３７２ 領域
３７４ プラットフォーム表面、プラットフォーム、プラットフォーム領域
３７６ キャビティ
３７８ スロット
３８０ フランジ
３８２ 案内部材、
３８４ カウル支持ブラケット
３８６ シェブロン支持ブラケット
３８８ 留め具
４００ 装置
４１８ 外側カウル
４２２ シェブロン
４４０ 基端部
４５０ リニアアクチュエータ
４５４ ステータ
４７６ 領域
４９０ ブラケット
４９２ チャンネル
４９３ 位置センサ
４９４ 磁石
４９６ ばね
９００ 構造、構成
９０２ オペレータインターフェース
９０４ 動力源
９０６ リニアアクチュエータ
９０８ 制御装置
９１０ 位置センサ、位置決めセンサ
９１２ 逆推力装置位置センサ
９１４ アクチュエータ
９１６ 逆推力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェットエンジンに使用され、ガスが脱出することができるガス流路を内側カウルと共に形成するトランスカウルであって、
シェブロンと、
前記シェブロンに結合されたリニアアクチュエータとを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能であり、前記シェブロンの位置を前記ガス流路に対して変化させる、トランスカウル。
【請求項２】
第１の位置において、前記シェブロンが、前記ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項３】
第２の位置において、前記シェブロンが後方へ移動され、前記ガス流路内に突出する、請求項２記載のトランスカウル。
【請求項４】
前記リニアアクチュエータが、前記トランスカウルの外側部材に結合される、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項５】
前記シェブロンが、前記トランスカウルの前記外側部材と内側部材との間に形成されたチャンネル内に配置される基端部を有する、請求項４記載のトランスカウル。
【請求項６】
前記シェブロンに結合されたハウジング組立体をさらに含み、前記ハウジング組立体は、前記リニアアクチュエータを収納するように構成されており、前記ハウジング組立体は、前記ガス流路に対して前記シェブロンを延長および後退させるように前記リニアアクチュエータの移動を可能とするように構成されている、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項７】
前記ハウジング組立体は、前記トランスカウルの外側部材に結合された第１のハウジングを含む、請求項６記載のトランスカウル。
【請求項８】
前記ハウジング組立体は、前記シェブロンに結合された第２のハウジングを含み、前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに滑動可能に嵌合される、請求項７記載のトランスカウル。
【請求項９】
前記リニアアクチュエータに結合された制御装置をさらに含む、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項１０】
前記制御装置に結合され、前記リニアアクチュエータの位置および／または前記シェブロンの位置を示すデータを前記制御装置に出力するように構成された位置センサをさらに含む、請求項９記載のトランスカウル。
【請求項１１】
内側カウルおよび外側カウルによってジェットエンジン内に形成されたガス流路を変化させる装置であって、
シェブロンと、
前記シェブロンに結合され、および前記ジェットエンジンの外側カウルに結合されたリニアアクチュエータとを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能であり、前記シェブロンの位置を前記ガス流路に対して変化させる、装置。
【請求項１２】
前記シェブロンの上に配置されたタングをさらに含み、前記タングが、前記リニアアクチュエータの対向する構造部材と共にクレビス継手を形成する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記外側カウルの外側部材および前記シェブロンに固定されたハウジング組立体をさらに含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記シェブロンが、前記リニアアクチュエータの構成部品を受け入れるようにサイズ設定および構成されたスロットを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
シェブロンを位置決めする装置であって、
リニアアクチュエータと、
トランスカウルの対応するチャンネル内に嵌合されるように構成された基端部を有するシェブロンと、
前記トランスカウルおよび前記シェブロンに固定された案内部材とを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である、前記シェブロンの位置をガス流路に対して変化させる、装置。
【請求項１６】
前記案内部材が、リニアスライドを含む、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
外側カウルおよび前記シェブロンのそれぞれに固定することができるハウジング組立体をさらに含み、前記ハウジング組立体が、前記リニアアクチュエータを格納する、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
航空機の制御装置に結合された位置センサをさらに含み、前記位置センサが、前記リニアアクチュエータの位置および／または前記シェブロンの位置を示すデータを前記制御装置に出力するように構成されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記シェブロンとクレビス継手を形成する支持構造体をさらに含む、請求項１５記載の装置。
【請求項２０】
前記支持構造体は、対向する構造部材、および、前記シェブロンの上に配置されたタングと接続されたピンを含む、請求項１９記載の装置。
【請求項１】
ジェットエンジンに使用され、ガスが脱出することができるガス流路を内側カウルと共に形成するトランスカウルであって、
シェブロンと、
前記シェブロンに結合されたリニアアクチュエータとを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能であり、前記シェブロンの位置を前記ガス流路に対して変化させる、トランスカウル。
【請求項２】
第１の位置において、前記シェブロンが、前記ガス流路に対して実質的に平行に配置され、抗力および／またはエンジン推力の損失を軽減する、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項３】
第２の位置において、前記シェブロンが後方へ移動され、前記ガス流路内に突出する、請求項２記載のトランスカウル。
【請求項４】
前記リニアアクチュエータが、前記トランスカウルの外側部材に結合される、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項５】
前記シェブロンが、前記トランスカウルの前記外側部材と内側部材との間に形成されたチャンネル内に配置される基端部を有する、請求項４記載のトランスカウル。
【請求項６】
前記シェブロンに結合されたハウジング組立体をさらに含み、前記ハウジング組立体は、前記リニアアクチュエータを収納するように構成されており、前記ハウジング組立体は、前記ガス流路に対して前記シェブロンを延長および後退させるように前記リニアアクチュエータの移動を可能とするように構成されている、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項７】
前記ハウジング組立体は、前記トランスカウルの外側部材に結合された第１のハウジングを含む、請求項６記載のトランスカウル。
【請求項８】
前記ハウジング組立体は、前記シェブロンに結合された第２のハウジングを含み、前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに滑動可能に嵌合される、請求項７記載のトランスカウル。
【請求項９】
前記リニアアクチュエータに結合された制御装置をさらに含む、請求項１記載のトランスカウル。
【請求項１０】
前記制御装置に結合され、前記リニアアクチュエータの位置および／または前記シェブロンの位置を示すデータを前記制御装置に出力するように構成された位置センサをさらに含む、請求項９記載のトランスカウル。
【請求項１１】
内側カウルおよび外側カウルによってジェットエンジン内に形成されたガス流路を変化させる装置であって、
シェブロンと、
前記シェブロンに結合され、および前記ジェットエンジンの外側カウルに結合されたリニアアクチュエータとを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能であり、前記シェブロンの位置を前記ガス流路に対して変化させる、装置。
【請求項１２】
前記シェブロンの上に配置されたタングをさらに含み、前記タングが、前記リニアアクチュエータの対向する構造部材と共にクレビス継手を形成する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記外側カウルの外側部材および前記シェブロンに固定されたハウジング組立体をさらに含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記シェブロンが、前記リニアアクチュエータの構成部品を受け入れるようにサイズ設定および構成されたスロットを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
シェブロンを位置決めする装置であって、
リニアアクチュエータと、
トランスカウルの対応するチャンネル内に嵌合されるように構成された基端部を有するシェブロンと、
前記トランスカウルおよび前記シェブロンに固定された案内部材とを備え、
前記シェブロンが前記リニアアクチュエータによって前方または後方へ移動可能である、前記シェブロンの位置をガス流路に対して変化させる、装置。
【請求項１６】
前記案内部材が、リニアスライドを含む、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
外側カウルおよび前記シェブロンのそれぞれに固定することができるハウジング組立体をさらに含み、前記ハウジング組立体が、前記リニアアクチュエータを格納する、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
航空機の制御装置に結合された位置センサをさらに含み、前記位置センサが、前記リニアアクチュエータの位置および／または前記シェブロンの位置を示すデータを前記制御装置に出力するように構成されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記シェブロンとクレビス継手を形成する支持構造体をさらに含む、請求項１５記載の装置。
【請求項２０】
前記支持構造体は、対向する構造部材、および、前記シェブロンの上に配置されたタングと接続されたピンを含む、請求項１９記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−２４４７（Ｐ２０１３−２４４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１３５２７６（Ｐ２０１２−１３５２７６）
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３５２７６（Ｐ２０１２−１３５２７６）
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
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