JP4081550B2 - Fluidic thrust deflection nozzle with two-stage expansion nozzle - Google Patents
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Description
本発明は、コンバージェント・ダイバージェントノズルを有するジェットエンジン及びロケットエンジン等に関し、低流量の2次流での推力偏向と、無偏向時の推力損失の低減が実現できる2段階拡大ノズルを有するフルイディック推力偏向ノズルに関する。 The present invention relates to a jet engine, a rocket engine, and the like having a convergent and divergent nozzle, and more specifically to a fluid having a two-stage expansion nozzle capable of realizing thrust deflection in a secondary flow with a low flow rate and reduction in thrust loss when no deflection occurs. The present invention relates to a dick thrust deflection nozzle.
一般にコンバージェント・ダイバージェントノズルを有するジェットエンジンの排気ノズルは、図5に示すように燃焼室1を通過するガスをコンバージェント部2及びのダイバージェント部4を通して膨張、高速化させノズル排気部から噴出させ、その反作用により推力を発生させるものである。排気速度が音速を超える条件下ではスロート部3を通過するガス速度は音速であり、ダイバージェント部4で音速を超える速度に増速され排気される。
In general, an exhaust nozzle of a jet engine having a convergent / divergent nozzle expands and accelerates the gas passing through the combustion chamber 1 through the
推力の偏向は、この排気流の噴出角度を変えることにより行われる。 The thrust is deflected by changing the ejection angle of the exhaust flow.
現在、航空機で実現されている推力偏向は、可動式ノズルやフラップ等によって機械的に主流方向を変えることにより達成されている。 At present, thrust deflection realized in aircraft is achieved by mechanically changing the main flow direction using a movable nozzle, a flap, or the like.
しかしながら、この方式は機械的可動機構の付加を必要とするため、可動部の複雑性と重量の増加が航空機の性能低下に繋がっている。 However, since this method requires the addition of a mechanical movable mechanism, the complexity and weight of the movable part increase the performance of the aircraft.
フルイディック推力偏向方式(下記非特許文献参照)は、固定ノズルで推力の偏向が実現できるため、複雑な機械的機構を必要としない。そのため機械的推力偏向機構に比べ信頼性の向上、重量・コストの低減が図れることから次世代の推力偏向機構として期待されている。
従来、フルイディック推力偏向ノズルの手段として次のものが挙げられている。
(1)対向流を流す方式
この方式は、図6に示すように、ノズル外部に壁を設け、その外部壁10とノズルよりの排気流の間を上流側に吸引することにより2次流5aを発生させ主流を偏向する方式であるが、有効な吸引の方法が無く、外部壁と機体との統合に問題があるなど不利な点が多く、実用化には至っていない。
Conventionally, the following are mentioned as means of fluidic thrust deflection nozzles.
(1) Method of Flowing Counterflow As shown in FIG. 6, this method provides a
(2)スロート位置を変える方式
この方式は、図7に示すように、スロート部3に2次流5aを噴出させることで空力的にスロート位置を変更し、それにより生じたノズル表面への非対称な圧力負荷により主流を偏向させる方式であるが、大きな偏向角の達成が困難であるという問題がある。
(2) Method of changing the throat position As shown in FIG. 7, this method aerodynamically changes the throat position by ejecting the
(3)衝撃波を利用した方式
この方式は、図8に示すように、ダイバージェント部4から2次流5aを噴出させることで斜め衝撃波を発生させ、その衝撃波8を通過する主流を偏向させる方式であるが、偏向させるためにダイバージェントの広がり角を大きくとらなければならないため、無偏向時は推力損失の大きい過膨張流となってしまう問題点がある。
(3) Method Using Shock Wave This method generates a diagonal shock wave by jetting the
以上のように従来提案されているフルイディック推力偏向方式はいずれにも問題点があるものである。本発明は従来のフルイディック推力偏向方式の上記問題点を解決するためになされたもので、簡単な構造で低流量の2次流での推力偏向の実現と無偏向時の推力損失を低減できるフルイディック推力偏向ノズルを有するジェットエンジンを提供することを目的とする。 As described above, all the fluidic thrust deflection systems proposed in the past have problems. The present invention was made to solve the above-mentioned problems of the conventional fluidic thrust deflection system, and can achieve thrust deflection in a secondary flow with a low flow rate and a reduction in thrust loss during no deflection with a simple structure. An object is to provide a jet engine having a fluidic thrust deflecting nozzle.
上記問題を解決するため、本発明はコンバージェント・ダイバージェントノズルを有するジェットエンジン及びロケットエンジンにおいて、エンジンノズル出口部に2次流噴出孔を配置し、更にその外部に目標偏向角と同じ角度の2段階拡大部を設けるものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a jet engine and a rocket engine having a convergent and divergent nozzle, wherein a secondary flow injection hole is disposed at the engine nozzle outlet, and further, the same angle as the target deflection angle is provided outside thereof. A two-stage enlarged portion is provided.
このように、エンジンノズル出口部に2段階拡大部を設けることにより、2次流噴き出しにより偏向した排気流を更にコアンダ効果により偏向させることができる。
また、無偏向時は全周に設けた2次流噴出孔を大気開放にすることで、エジェクタ効果によって引き込まれた周囲空気により過膨張流の推力損失を低減することができる。
As described above, by providing the two-stage enlarged portion at the engine nozzle outlet, the exhaust flow deflected by the secondary flow ejection can be further deflected by the Coanda effect.
Further, when no deflection is applied, the secondary flow ejection holes provided on the entire circumference are opened to the atmosphere, so that the thrust loss of the overexpanded flow can be reduced by the ambient air drawn in by the ejector effect.
次に実施例について説明する。図1は本発明に係る2段階拡大ノズルを有するフルイディック推力偏向ノズルの一実施例を示す概略構成図である。図1において1は燃焼室、2はコンバージェント部、3はスロート部、4はダイバージェント部でありこれらの構成は従来のものと同様である。6は発明に係る2段階拡大部で、2次流噴出孔5よりノズル内部に供給される図2の2次流5aによって偏向された排気流を更に偏向するためのもので目標偏向角と同じ広がり角となっている。2次流噴出孔5には、ノズル本体内において分岐状に形成される2次流供給孔11を介して、排気2次流が供給される。2次流噴出孔5は、ノズル内外壁の略全周に開口するように略等間隔で密に多数設けられる。図2のように推力偏向には偏向を行う方向と逆側の噴出孔5から2次流5aを噴出し、その他の噴出孔5からは供給を行わない。
Next, examples will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fluidic thrust deflection nozzle having a two-stage enlarged nozzle according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a combustion chamber, 2 is a convergent part, 3 is a throat part, 4 is a divergent part, and these structures are the same as those of the prior art. 6 is a two-stage enlarged portion according to the invention for further deflecting the exhaust flow deflected by the
本発明の方式では偏向開始点までは通常のノズル効率を考慮した広がり角であるダイバージェント部4で膨張させ、その後の2段階拡大部6での過膨張流(図3)は三方弁7によって2次流供給側を閉じ、全周に設けた2次流噴出孔5を大気開放にすることで引き込まれた周囲空気9により推力損失を低減することができる(図4)。そのため、更に目標偏向角を大きくとる目的で2段階拡大部の広がり角を大きく設計しても、無偏向時の推力損失の増加を防ぐことができる。
In the system of the present invention, the divergent section 4 having a divergence angle in consideration of the normal nozzle efficiency is expanded up to the deflection start point, and then the overexpanded flow (FIG. 3) in the two-
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば、通常のノズル効率を考慮して設計したダイバージェント部に推力偏向のための2段階拡大部を設けたので、無偏向時は全周に設けている2次流噴出孔を大気開放することで推力損失を低減でき、推力偏向時はコアンダ効果により更に偏向できるため、低流量の2次流で推力の偏向が行える。上記説明では三方弁によって2次流供給側と大気開放側の開閉操作をしているが、2次流供給側、大気開放側双方に弁を設ける方法でも差し支えない。 As described above based on the embodiments, according to the present invention, since the divergent portion designed in consideration of the normal nozzle efficiency is provided with the two-stage expansion portion for thrust deflection, all of the non-deflection times are provided. Thrust loss can be reduced by opening the secondary flow ejection holes provided in the periphery to the atmosphere, and thrust can be further deflected by the Coanda effect at the time of thrust deflection. Therefore, thrust can be deflected by a secondary flow with a low flow rate. In the above description, the secondary flow supply side and the atmosphere release side are opened and closed by the three-way valve, but a method of providing valves on both the secondary flow supply side and the atmosphere release side may be used.
1 燃焼室
2 コンバージェント部
3 スロート部
4 ダイバージェント部
5 2次流噴出孔
5a 2次流
6 2段階拡大部
7 三方弁
8 衝撃波
9 周囲空気
10 外部壁
11 2次流供給孔
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Cited By (5)
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Families Citing this family (10)
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JP4930936B2 (en) * | 2006-12-04 | 2012-05-16 | 紀代子 稲森 | Flying object |
US20080315042A1 (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-25 | General Electric Company | Thrust generator for a propulsion system |
US8887484B2 (en) | 2008-07-04 | 2014-11-18 | Bae Systems Plc | Thrust vectoring apparatus for a jet engine, corresponding jet engine, thrust vectoring method and upgrading method for a jet engine |
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CN107084070B (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-07 | 南京航空航天大学 | A kind of wedge shape controls cellular type fluid thrust vector spray |
CN108412635B (en) * | 2018-02-07 | 2020-06-12 | 大连交通大学 | Binary direct-injection oblique shock wave thrust vectoring nozzle |
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CN113638820B (en) * | 2021-10-13 | 2022-02-01 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | Vector implementation method for binary vectoring nozzle with expansion section adjusting plate not passing through neutral line |
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2005
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9739164B2 (en) | 2013-05-15 | 2017-08-22 | Ihi Corporation | Variable nozzle for aeronautic gas turbine engine |
US10464668B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-11-05 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
US10875658B2 (en) | 2015-09-02 | 2020-12-29 | Jetoptera, Inc. | Ejector and airfoil configurations |
US11001378B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-05-11 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
US11148801B2 (en) | 2017-06-27 | 2021-10-19 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
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