JP2003056361A

JP2003056361A - ターボファンジェットエンジン。

Info

Publication number: JP2003056361A
Application number: JP2001248256A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nagano; 茂長野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ターボジェットエンジン内への充填時に生じ
る種々の損失を低減させ、かつターボジェットエンジン
のカウリングの外側外壁に流れる空気の流れを円滑にさ
せる。【解決手段】エンジン内１１に低圧コンプレッサー１
３を介して吸入充填される燃焼用空気または空気を、エ
ンジン内１１に導くように管状に形成された吸気通路の
吸込口部２１において、その半径方向内側に突出する旋
回羽根３０を、吸気通路の吸い込み口部の内壁部２１に
沿って螺旋状に設けることにより、燃焼用空気または空
気に旋回流を発生させて、エンジン内１１に吸入充填さ
せるように構成させて、かつさらにエンジン１１を収納
するカウリング１２の外側前面の外壁において、その半
径方向外側に突出する旋回羽根３５を、カウリング１２
の外側前面の外壁部に沿って螺旋状に設けることによ
り、カウリング１２の外側外壁に流れる空気の流れを円
滑に後方に排出させるように構成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボファンジェ
ットエンジンに関し、詳しくはターボファンジェットエ
ンジンの推進空気を導入する吸い込み口部の構造の改良
と空気抵抗を低減させるカウリングの外壁部の構造の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】航空機用ターボファンジェットエンジン
は、エンジン前面の空気取り入れ口から吸引した空気を
圧縮機の前に取り付けられたプロペラ状の羽根にて、前
方から取り入れた空気を加速させて後方へ圧縮空気を送
る。この加速された空気の流れの一部は圧縮機にてさら
に圧縮されてから、圧縮空気として燃焼室にてジェット
燃料と混合させて燃焼させる。この燃焼によって生成さ
れた高温高圧の排気ガスをタービンに通過させる。この
時に高温高圧の排気ガスによってタービンを駆動させて
一連の圧縮機の駆動力を得てから排気ガスとしてエンジ
ン後方に激しく噴出させて推進力を得ている。また一
方この一連の燃焼行程を通過していない残りの加速され
た圧縮空気はバイパスを通ってエンジンから噴出させる
構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成を備え
る航空機用ターボファンジェットエンジンでは、エンジ
ン内の低圧圧縮ファンに吸入される空気は、その流れ方
向が低圧圧縮ファン内へ流入した直後に略直角に変換さ
れる。低圧圧縮ファンの吸込口部までスムーズに流れて
いた気体は、こうして気体の流れ方向が大きく変えられ
ることと相まって、低圧圧縮ファン内に流れ込む際に
は、低圧圧縮ファンの回転によって一時的に乱流状態と
なる。このため、その気体抵抗などによって流速や圧力
などの損失が発生し、これらの種々の損失が、エンジン
内への空気の充填効率を低下させる要因となっていた。
またカウリングの外側を流れる空気は、カウリング付近
において空気の滞りが生じ空気の境界層が発生して剥離
性を低下させている。このカウリング付近における空気
の境界層の発生に伴う剥離性の低下は、カウリングを含
むエンジン自体への空気抵抗の増大を招いている。よっ
てターボファンジェットエンジンにおける空気の流動性
に関しては、エンジン内を流れる燃焼用空気並びに圧縮
空気またはカウリングの外側を流れる流動空気に対し
て、いかに空気の境界層の発生を低減させて剥離性良く
空気抵抗を少なくすることができるかが問われている。

【０００４】したがって、本発明の課題は、ターボファ
ンジェットエンジン内の低圧圧縮ファンを介して吸入充
填される燃焼用空気並びに圧縮空気が、エンジン内のタ
ービンへ流入充填する時に生じる種々の損失を低減させ
るべく、その低圧圧縮ファンを介して吸入充填される直
前の燃焼用空気並びに圧縮空気に旋回流を発生させる旋
回羽根を設けるようにした、ターボファンジェットエン
ジンの吸気系統の吸い込み口構造を提供するとともに更
に、ターボファンジェットエンジンを収納格納したカウ
リングの外側外壁を流れる流動空気に対してカウリング
付近における空気の境界層の発生を削減させ、空気の剥
離性を向上させるべく、カウリングの外側外壁の前面に
旋回流を発生させる旋回羽根を設けるようにした、ター
ボファンジェットエンジンのカウリングの外側外壁を提
供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の第１の
発明は、推進空気を生成させる外気をエンジン内または
燃焼室に導入させる圧縮圧の異なった複数の圧縮ターボ
ファン設備と前記圧縮ターボファン設備を駆動させるた
めに高圧の燃焼ガスによって駆動される複数の駆動用タ
ービン設備を備え、燃料供給手段により燃焼室に燃料を
供給する設備と燃焼室設備とを備える一連の燃焼設備を
備え、この一連の燃焼設備を収納するカウリングを備え
たターボファンジェットエンジンにおいて、前記エンジ
ン内または前記燃焼室に吸入される空気を、前記ターボ
ファンジェットエンジン内の低圧圧縮ファンの前面の吸
い込み口部において、前記低圧圧縮ファンの前面の吸い
込み口部の半径方向内側に突出する旋回羽根を、前記低
圧圧縮ファンの前面の吸い込み口部の内壁部に沿って螺
旋状に設けることにより、前記エンジン内の低圧圧縮フ
ァンに吸入される空気を、旋回させながら、前記エンジ
ン内の低圧圧縮ファンに流れ込ませるように構成するこ
とを特徴としている。

【０００６】上記発明によると、ターボファンジェット
エンジン内の低圧圧縮ファンを介して吸い込まれる燃焼
用空気または圧縮空気が、低圧圧縮ファンの手前の吸い
込み口部を流れる際に、その低圧圧縮ファンの手前の吸
い込み口部の内壁部近傍の燃焼用空気または圧縮空気
は、螺旋状の旋回羽根に沿うように回転方向に曲げられ
旋回流として流れる。このとき、燃焼用空気または圧縮
空気には円周方向の流れ成分が与えられ、次第にその円
周方向に旋回するようになる。こうした旋回羽根の作用
により、吸い込み口部を流れる燃焼用空気または圧縮空
気には、低圧圧縮ファンと同じ回転方向の旋回流が発生
する。そして、この旋回流により旋回しながら低圧圧縮
ファンに到達した燃焼用空気または圧縮空気は、低圧圧
縮ファンの回転動作によってターボファンジェットエン
ジン内へ流れ込み、エンジン内においても旋回流が解消
されることなく各圧縮ファンによって強力な圧縮空気が
生成される。

【０００７】請求項２に記載の第２の発明は、第１の発
明の構成に加え、前記旋回羽根の突端部までの高さが、
前記低圧圧縮ファンに遠い位置から同低圧圧縮ファンに
近づくにつれて徐々に高くなるように形成することを特
徴としている。

【０００８】上記第２の発明によると、旋回羽根の高さ
が低圧圧縮ファンに近づくにつれて徐々に高くなり、低
圧圧縮ファン直前で最大となるため、吸い込み口部で発
生する旋回流の大きさもまた、低圧圧縮ファンに近づく
につれて徐々に大きくなり、低圧圧縮ファン直前で最大
となる。一方、旋回羽根の高さを高くすると、エンジン
内に吸入される燃焼用空気または圧縮空気による気体は
受ける抵抗がそれだけ大きくなり、流速の損失の度合い
も大きくなる傾向がある。しかし、旋回羽根を上記のよ
うな構成とすることで、流速の損失をできるだけ抑えな
がら、低圧圧縮ファンにより近いところで効果的に旋回
流が発生するようになる。

【０００９】請求項３に記載の第３の発明は、第１又は
第２の発明の構成に加え、前記込口部の軸線方向に対す
る前記旋回羽根のねじれ角が、前記低圧圧縮ファンに遠
い位置から同低圧圧縮ファンに近づくにつれて徐々に大
きくなるようにして、前記旋回羽根を設けることを特徴
としている。

【００１０】上記第３の発明によると、旋回羽根のねじ
れ角が低圧圧縮ファンに近づくにつれて徐々に大きくな
り、低圧圧縮ファン直前で最大となるため、エンジン吸
い込み口部で発生する旋回流の大きさもまた、低圧圧縮
ファンに近づくにつれて徐々に大きくなり、低圧圧縮フ
ァン直前で最大となる。一方、旋回羽根のねじれ角を大
きくすると、その旋回羽根に沿って流れる燃焼用空気ま
たは圧縮空気による気体は円周方向の速度成分がより大
きくなる反面、エンジン吸気通路の吸い込み口部の軸線
方向の速度成分がそれに応じて減ぜられる。しかし、旋
回羽根を上記のような構成とすることで、低圧圧縮ファ
ンにより近いところで効果的に旋回流が発生するように
なる。

【００１１】請求項４に記載の第４の発明は、第３の発
明の構成に加え、前記旋回羽根の側面部を、前記吸込口
部の半径方向から旋回流の回転方向側に傾斜させるよう
にして、前記旋回羽根を設けることを特徴としている。

【００１２】上記第４の発明によると、旋回流の回転方
向側に傾斜させた旋回羽根は、燃焼用空気または圧縮空
気による気体に旋回流を生じさせるとともに、この燃焼
用空気または圧縮空気による気体を吸い込み口部の内壁
部付近からその軸中心方向に流れるよう案内する。これ
により、旋回羽根が直接作用しない低圧圧縮ファン手前
の吸い込み口部の軸中心付近においても、旋回流が効果
的に発生するようになる。また、一般的に管路を流れる
気体の流速はその内壁部で最も小さく、内壁部から離れ
るにしたがって上昇し、軸中心付近で最大となる傾向に
ある。しかし、上記のように構成された旋回羽根は、流
速の遅い管路の内壁部付近の燃焼用空気または圧縮空気
による気体を、より流速の速いその軸中心付近に誘導す
るため、管路内の燃焼用空気または圧縮空気による気体
全体の流れがよりスムーズになる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明の構成に加え、前記吸込口部の軸線方向に垂直な
前記旋回羽根の断面形状が、同旋回羽根の突端部から前
記吸い込み口部の内壁部に近づくにつれて徐々に幅広と
なるように形成することを特徴としている。

【００１４】上記第５の発明によると、旋回羽根の断面
が末広がり状となるように形成することで、旋回羽根自
体の強度及びその取り付け強度が十分に確保され、鋳造
など比較的容易な方法による一体形成が可能となる。

【００１５】請求項６に記載の第６の発明は、推進空気
を生成させる外気をエンジン内または燃焼室に導入させ
る圧縮圧の異なった複数の圧縮ターボファン設備と前記
圧縮ターボファン設備を駆動させるために高圧の燃焼ガ
スによって駆動される複数の駆動用タービン設備を備
え、燃料供給手段により燃焼室に燃料を供給する設備と
燃焼室設備とを備える一連の燃焼設備を備え、この一連
の燃焼設備であるエンジンを収納するカウリングを備え
たターボファンジェットエンジンにおいて、前記カウリ
ングの外側の前面において、カウリングの半径方向外側
に突出する旋回羽根を、前記カウリングの外側の外壁部
に沿って螺旋状に設けることにより、前記カウリングの
外側の外壁部に沿って流れる空気を旋回させながら、前
記エンジンの後方へ排出させるように構成することを特
徴としている。

【００１６】上記第６の発明によると、ターボファンジ
ェットエンジンを収納格納するカウリングの外周を沿っ
てを流れる空気が、カウリングの前面を流れる際に、そ
のカウリングの外壁部近傍の空気は、螺旋状の旋回羽根
に沿うように回転方向に曲げられ旋回流として流れる。
このとき、カウリングの外壁部近傍の空気には円周方向
の流れ成分が与えられ、次第にその円周方向に旋回する
ようになる。こうした旋回羽根の作用により、カウリン
グの外壁部近傍を流れる空気には、エンジン内の低圧圧
縮ファンと同じ回転方向の旋回流が発生する。そして、
この旋回流により旋回しながら空気は、境界層を生成す
ることなくターボファンジェットエンジンの後方へ排出
される。

【００１７】請求項７に記載の第７の発明は、第６の発
明の構成に加え、前記カウリングの外側の外壁部に設置
される前記旋回羽根の突端部までの高さが、前記カウリ
ングの前面から同カウリングの後方に向けて徐々に高く
なるように形成することを特徴としている。

【００１８】上記第７の発明によると、カウリングの外
側の外壁部に設置される旋回羽根の高さがカウリング後
方の旋回羽根の終点に向けて徐々に高くなり、旋回羽根
の終点にて最大となるため、カウリング前面にて発生す
る旋回流の大きさもまた、カウリング後方の旋回羽根の
終点にて徐々に大きくなり、カウリング後方の旋回羽根
の終点にて最大となる。一方、旋回羽根の高さを高くす
ると、カウリング前面において旋回させる空気は、周辺
空気との抵抗がそれだけ大きくなり、気流の差が生じて
乱流となる傾向がある。しかし、旋回羽根を上記のよう
な構成とすることで、乱流をできるだけ抑えながら、効
果的に旋回流が発生するようになる。

【００１９】請求項８に記載の第８の発明は、第６の発
明の構成に加え、前記カウリングの外側の外壁部に設置
される前記旋回羽根の突端部までの高さが、旋回羽根終
了地点の手前において、旋回羽根の高さを最大ピークと
し、その後は旋回羽根の高さを徐々に低くなるように形
成することを特徴としている。

【００２０】上記第８の発明によると、カウリングの外
側の外壁部に設置される旋回羽根の高さが旋回羽根終了
地点の手前において、旋回羽根の高さを最大ピークと
し、その後は旋回羽根の高さを徐々に低くなるようにし
ている。一方、旋回羽根の高さを高くすると、カウリン
グ前面において旋回させる空気は、周辺空気との抵抗が
それだけ大きくなり、気流の差が生じて乱流となる傾向
がある。しかし、旋回羽根を上記のような構成とするこ
とで、乱流をできるだけ抑えながら、効果的に旋回流が
発生するようになる。

【００２１】請求項９に記載の第９の発明は、第６さら
に第７又は第８の発明の構成に加え、前記カウリングの
外側の外壁部に設置される前記旋回羽根のねじれ角が、
前記カウリングの前面から同カウリングの後方に向けて
徐々にに大きくなるようにして、前記旋回羽根を設ける
ことを特徴としている。

【００２２】上記第９の発明によると、旋回羽根のねじ
れ角がカウリングの後方に向かうにつれて徐々に大きく
なり、旋回羽根の終点にて最大となるため、カウリング
の前面にて発生する旋回流の大きさもまた、旋回羽根の
終点にて徐々に大きくなり、旋回羽根の終点にて最大と
なる。一方、旋回羽根のねじれ角を大きくすると、その
旋回羽根に沿って流れる空気による気体は円周方向の速
度成分がより大きくなる反面、周辺空気との抵抗がそれ
だけ大きくなり、気流の差が生じて乱流となる傾向があ
る。しかし、旋回羽根を上記のような構成とすること
で、乱流をできるだけ抑えながら、効果的に旋回流が発
生するようになる。

【００２３】請求項１０に記載の第１０の発明は、第９
の発明の構成に加え、前記カウリングの外側の外壁部に
設置される前記旋回羽根の側面部を、前記カウリングの
半径方向から旋回流の回転方向側に傾斜させるようにし
て、前記旋回羽根を設けることを特徴としている。

【００２４】上記第１０の発明によると、旋回流の回転
方向側に傾斜させた旋回羽根は、カウリングの外壁周辺
を流れる空気に旋回流を生じさせるとともに、このカウ
リングの外壁周辺を流れる空気をカウリングの外壁部付
近からそのカウリングの後方へと流れるよう案内する。
これにより、旋回羽根が直接作用しない周辺の空気にお
いても、弱いながらも旋回流が効果的に発生するように
なる。また、一般的に旋回流を発生させると外に向かう
につれて旋回流が起きにくくなる傾向にある。しかし、
上記のように構成された旋回羽根は、周辺の空気にも弱
いながらも旋回流へと誘導するためカウリング周辺を流
れる気体全体の流れがよりスムーズになる。

【００２５】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明の構成に加え、前記カウリングの外側の外壁
部に設置される前記旋回羽根に対して前記旋回羽根の断
面形状が、同旋回羽根の突端部から前記カウリングの外
壁部に近づくにつれて徐々に幅広となるように形成する
ことを特徴としている。

【００２６】上記第１０の発明によると、旋回羽根の断
面が末広がり状となるように形成することで、旋回羽根
自体の強度及びその取り付け強度が十分に確保され、鋳
造など比較的容易な方法による一体形成が可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、第１及至
第５の発明をターボジェットエンジン（以下エンジン）
におけるエンジン内へ燃焼用空気または空気を吸気し、
圧縮するエンジンの吸気通路吸込口部に具体化した一実
施形態を図面に基づいて説明する。図１は本第１実施形
態におけるエンジンの主要部を示す断面図であり、図２
は吸気通路部をＹ−Ｙ間で破断して示す側面断面図であ
る。

【００２８】図１に示すように、本実施形態のターボジ
ェットエンジン１１（以下はエンジン）の基本的構造
は、圧縮機、燃焼室、タービンの３つで構成されてい
る。エンジン１１前方から入った空気は、エンジン内の
低圧コンプレッサー１３を通過し、その一部の空気を燃
焼用空気として中圧コンプレッサー１４次に高圧コンプ
レッサー１５による一連の圧縮機にて圧縮されて燃焼室
１６に入る。この燃焼室１６にて燃焼用空気に燃料を噴
射すると、一気に燃焼して高温高圧の燃焼ガスが生成さ
れる。この高温高圧の燃焼ガスがタービンを回して駆動
力として圧縮機を作動させ、またエンジン後方に激しく
噴出して推進力となる。タービンは、燃焼室から順に高
圧タービン１７次に中圧タービン１８そして低圧タービ
ン１９が設置されている。一方、エンジン内１１の低圧
コンプレッサー１３を通過し、燃焼室１６に導入されな
い他の圧縮空気はバイパス空気としてエンジン１１後方
に噴出され、低圧タービン１９から噴出する高温高圧の
燃焼ガスと合流し共にジェットエンジンの推進力として
噴出される。これら構成によるエンジン１１において、
エンジン１１内の低圧コンプレッサー１３手前の吸気通
路の吸い込み口部２１に吸入される燃焼用空気は、この
吸い込み口部２１において吸い込み口部内２１にて流入
する燃焼用空気にスワールを発生させるため吸い込み口
部２１から低圧コンプレッサー１３に導くように管状に
形成された吸い込み口部２１に螺旋流入形吸気ポートが
設けられている。そして螺旋流入形吸気ポートの末端に
低圧コンプレッサー１３が設置されている。

【００２９】続いて、本発明の特徴部分である吸気通路
の吸い込み口部２１の構成について詳細に説明する。図
２は図１において吸気通路の吸い込み口部をＹ−Ｙ間で
破断して示す部分斜視図であり、図３（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は吸気通路の吸い込み口部２１に設けられる旋回
羽根３０の１つを、それぞれ矢印Ａ，矢印Ｂ，矢印Ｃの
方向から概略的に示す図であり、図４及び図５は吸気通
路の吸い込み口部２１の断面図である。

【００３０】図２に示すように、吸気通路の吸い込み口
部２１は、燃焼用空気または空気をエンジン内１１に導
くように管状に形成され、末端は低圧コンプレッサー口
部１３に接続されている。エンジン内１１の低圧コンプ
レッサー１３の稼動により、エンジン内１１に燃焼用空
気または圧縮空気が供給される。吸気通路の吸い込み口
部２１の内壁部には、複数枚（図では６枚）の旋回羽根
３０が一定の間隔で設けられる。各旋回羽根３０は、吸
気通路の吸い込み口部２１を矢印Ｆの方向に流れる燃焼
用空気または空気が、Ｒ方向に旋回するように、吸気通
路の吸い込み口部２１の内壁部に沿って旋回方向Ｒに曲
げられ螺旋状に設けられる。

【００３１】図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、旋回羽
根３０は複雑なねじれ羽根状に形成される。旋回羽根３
０は、まず、吸気通路の吸い込み口部２１の内壁部から
突端部３２までの高さが、矢印Ｆの方向、すなわち低圧
コンプレッサー１３に遠い位置からその低圧コンプレッ
サー１３に近づくにつれて、徐々に高くなるように形成
される。また、旋回羽根３０は、吸気通路の吸い込み口
部２１の軸線方向に対するねじれ角αが、矢印Ｆの方
向、すなわち低圧コンプレッサー１３に遠い位置からそ
の低圧コンプレッサー１３に近づくにつれて、徐々に大
きくなるようにして設けられる。さらに、旋回羽根３０
は、その突端部３２の位置を、吸気通路の吸い込み口部
２１の半径方向から旋回方向Ｒに沿って、傾斜角βだけ
傾斜させ、側面部３１が傾斜した状態となるようにして
設けられる。

【００３２】次いで、上記のように構成される吸気通路
の吸い込み口部２１の作用及び効果について説明する。

【００３３】低圧コンプレッサー１３の稼動により吸い
込まれる燃焼用空気または空気は、吸気通路の吸い込み
口部２１を通じて低圧コンプレッサー１３の前面に導か
れる。このとき、吸気通路の吸い込み口部２１の内壁部
近傍を流れる燃焼用空気または空気は一部が旋回羽根３
０の側面部３１に当たり、螺旋状に設けられた旋回羽根
３０の側面部３１に沿って流れる。これにより、燃焼用
空気または空気には円周方向Ｒの流れ成分が与えられ、
次第にその円周方向Ｒに旋回するようになる。そして、
旋回流となって低圧コンプレッサー１３の前面に到達し
た燃焼用空気または空気は、低圧コンプレッサー１３が
回転稼動すると旋回流の流れを維持しながらエンジン内
１１へ流れ込んでいく。通常のエンジンにおいてエンジ
ン内１１に燃焼用空気または空気が流れ込むとエンジン
内での圧力等の影響により旋回流の損失の発生を伴う。
しかし、本実施形態のように、予め燃焼用空気または空
気に旋回流を与えてエンジン内１１に流れ込ませるよう
にすれば、このような損失をある程度低減させることが
できる。

【００３４】また、実際に吸気通路の吸い込み口部２１
を流れる燃焼用空気または空気が、整流状態となってい
ることはほとんどない。特に、低圧コンプレッサー１３
の稼動によりエンジン内１１に燃焼用空気または空気が
流れ込む直前では、低圧コンプレッサー１３付近におい
て一時的に激しい乱流状態となり、この乱流による気流
抵抗によって、流速や圧力など種々の損失が発生してい
ると考えられる。しかし、本実施形態では、旋回羽根３
０の旋回流を与える作用により、流れに方向性が与えら
れるため、激しい乱流状態を解消し、あるいはその程度
を緩和することができる。

【００３５】さらに、旋回羽根３０を上述したような構
成とすることにより、旋回流を効果的に発生させること
ができる。すなわち、旋回羽根３０の高さが低圧コンプ
レッサー１３に近づくにつれて徐々に高くなっており、
かつ、旋回羽根３０のねじれ角αが低圧コンプレッサー
１３に近づくにつれて徐々に大きくなっているため、旋
回羽根３０による流速の損失の影響をできるだけ抑えな
がら、低圧コンプレッサー１３の前面でその大きさが最
大となるようにして旋回流を発生させることができる。

【００３６】さらに、旋回羽根３０が傾斜角βだけ傾斜
させて設けられることにより、吸気通路の吸い込み口部
２１の内壁部付近における流体の流れが、その軸中心方
向に向かうようになるため、旋回羽根３０の作用が直接
及ばない軸中心付近にも旋回流を発生させることができ
る。また、流速が遅い吸気通路の吸い込み口部２１の内
壁部付近の気体が、より流速が速い軸中心付近に誘導さ
れるため、吸気通路の吸い込み口部内の流体全体の流れ
を、よりスムーズにすることができる。

【００３７】以上のように、本実施形態のエンジンの吸
気通路の吸い込み口部構造２１によれば、低圧コンプレ
ッサー１３の稼動によりエンジン内１１に燃焼用空気ま
たは空気が流れ込む直前では、気体に旋回流を発生させ
ることにより、その際に生じる種々の損失を低減させる
ことができ、これによりエンジン内１１への流入空気の
充填効率を向上させることができる。

【００３８】なお、本発明のエンジンの吸気通路部構造
２１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、
請求項に記載された内容を逸脱しない範囲内において変
更が可能である。例えば、次に示すような構成とするこ
ともできる。

【００３９】旋回羽根３０の大きさや形状、あるいはそ
の取り付け枚数や場所といった条件は適宜変更が可能で
あり、エンジンの形式や吸気通路の内径、旋回流強度、
などに応じて、最適の流れ（旋回流）が得られるように
設計してもよい。例えば、図５に示すように、旋回羽根
３０の断面が略三角形状となるように形成してもよい。
この場合、旋回羽根３０の裏側に半ば閉塞した空間が生
じることがないため、旋回羽根３０の裏側に回り込んだ
気体がそこで滞り、気体全体のスムーズな流れを阻害す
るような状態が発生するのを回避することができる。ま
た、旋回羽根３０をこのような形状とした場合、旋回羽
根３０自体の強度やその取り付け強度が増すことから、
旋回羽根３０と吸気通路２１を鋳造などの方法により一
体成形して製作することができる。

【００４０】（第２実施形態）次に、第６及至第１０の
発明をターボジェットエンジン（以下エンジン）におけ
る一連の燃焼設備であるエンジン１１を収納するカウリ
ング１２において、このカウリング１２の外側の前面部
に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図
６は本第２実施形態におけるエンジンの主要部を示す断
面図であり、図７はカウリングの外側の前面の部分図で
ある。

【００４１】第２実施形態のターボジェットエンジン
（以下はエンジン）の基本的構造は、図１と同様に、圧
縮機、燃焼室、タービンの３つで構成されている。エン
ジン１１前方から入った空気は、エンジン内１１の低圧
コンプレッサー１３を通過し、その一部の空気を燃焼用
空気として中圧コンプレッサー１４次に高圧コンプレッ
サー１５による一連の圧縮機にて圧縮されて燃焼室１６
に入る。この燃焼室１６にて燃焼用空気に燃料を噴射す
ると、一気に燃焼して高温高圧の燃焼ガスが生成され
る。この高温高圧の燃焼ガスがタービンを回して駆動力
として圧縮機を作動させ、またエンジン１１後方に激し
く噴出して推進力となる。タービンは、燃焼室から順に
高圧タービン１７次に中圧タービン１８そして低圧ター
ビン１９が設置されている。一方、エンジン内１１の低
圧コンプレッサー１３を通過し、燃焼室１６に導入され
ない他の圧縮空気はバイパス空気としてエンジン１１後
方に噴出され、低圧タービン１９から噴出する高温高圧
の燃焼ガスと合流し共にジェットエンジンの推進力とし
て噴出される。これら構成からなる一連の燃焼設備であ
るエンジン１１を収納するカウリング１２において、こ
のカウリング１２の外周を沿ってを流れる空気に対して
旋回流を与えるために、このカウリング１２の外側の前
面部分に螺旋状の旋回羽根３５が設けられている。

【００４２】続いて、本発明の特徴部分であるカウリン
グ１２の外側の前面部分の構成について詳細に説明す
る。図７は図６においてカウリングの外側の前面部分の
部分図であり、図８の（Ｇ），（Ｈ），（Ｊ）はカウリ
ング１２の外側の前面部分の外壁に設けられる旋回羽根
３５の１つを、それぞれ矢印Ｇ，矢印Ｈの方向から概略
的に示す図であり、またはＪについてはＪ−Ｊ間で破断
して示す断面図である。図９及び図１０はカウリング１
２の外側の前面部分の断面図である。

【００４３】図６に示すように、カウリング１２の外側
の前面部分は、エンジン１１を覆うように円形の筒状に
形成され、上部はパイロン２０によって主翼に固定され
ている。カウリング１２の外側の前面部分の外壁には、
複数枚（図では６枚）の旋回羽根３５が一定の間隔で設
けられる。各旋回羽根３５は、カウリング１２の外側の
前面部分の外壁を流れる空気が、Ｒ方向に旋回するよう
に、カウリング１２の外側の前面部分の外壁部に沿って
旋回方向Ｒに曲げられ螺旋状に設けられる。

【００４４】図８の（Ｇ）〜（Ｊ）に示すように、旋回
羽根３５は複雑なねじれ羽根状に形成される。旋回羽根
３５は、まず、カウリング１２の外側の前面部分の外壁
部から突端部３８までの高さが、すなわちカウリング１
２の先端位置からカウリング１２後部に向かうにつれ
て、徐々に高くなるように形成される。そして、旋回羽
根終了地点の手前において、旋回羽根３５の高さをピー
ク３６とし、その後は旋回羽根３５の高さを徐々に低く
なるように形成される。また、旋回羽根３５は、カウリ
ング１２の軸線方向に対するねじれ角αが、すなわちカ
ウリング１２の先端位置からカウリング１２後部に向か
うにつれて、徐々に大きくなるようにして設けられる。
さらに、旋回羽根３５は、その突端部３８の位置を、カ
ウリング１２の半径方向から旋回方向Ｒに沿って、傾斜
角βだけ傾斜させ、側面部３７が傾斜した状態となるよ
うにして設けられる。

【００４５】次いで、上記のように構成されるカウリン
グ１２の外側の前面外壁部分の作用及び効果について説
明する。

【００４６】航行中の航空機において、エンジン１１を
収納するカウリング１２の外側の外壁に直面する空気
は、カウリング１２の前面から後方へと導かれる。この
とき、カウリング１２の外側の前面外壁近傍を流れる空
気は一部が旋回羽根３５の側面部３７に当たり、螺旋状
に設けられた旋回羽根３５の側面部３７に沿って流れ
る。これにより、空気には円周方向Ｒの流れ成分が与え
られ、次第にその円周方向Ｒに旋回するようになる。そ
して、旋回流となってカウリング１２後方に進む空気
は、旋回流の流れを維持しながら周辺の空気にも旋回流
を与えながらカウリング１２後方へと流れていく。通常
の航空機のエンジン１１を収納するカウリング１２の外
側外壁周辺には空気抵抗による流れの損失が発生する。
しかし、本実施形態のように、予めカウリング１２周辺
の空気に旋回流を与えてカウリング１２後方へと流れる
ようにすれば、このような空気抵抗による損失をある程
度低減させることができる。

【００４７】また、実際にカウリング１２の外側外壁周
辺を流れる空気が、整流状態となっていることはほとん
どない。特に、空気が最初に直面するカウリング１２の
前面部分では、一時的に激しい乱流状態となり、この乱
流による気流抵抗によって、カウリング１２の後方へと
流す空気の流速や圧力など種々の損失が発生し、ひいて
は推進力の低下を生じていると考えられる。しかし、本
実施形態では、旋回羽根３５の旋回流を与える作用によ
り、流れに方向性が与えられるため、激しい乱流状態を
解消し、あるいはその程度を緩和することができる。

【００４８】さらに、カウリング１２の外側前面の外壁
に対して、旋回羽根３５を上述したような構成とするこ
とにより、旋回流を効果的に発生させることができる。
すなわち、旋回羽根３５の高さがカウリング１２後方へ
と向かうにつれて徐々に高くなっており、かつ、旋回羽
根３５のねじれ角αがカウリング１２後方へと向かうに
つれて徐々に大きくなっているため、旋回羽根３５によ
る流速の損失の影響をできるだけ抑えながら、旋回羽根
終了地点にてその大きさが最大となるようにして旋回流
を発生させることができる。

【００４９】さらに、旋回羽根３５が傾斜角βだけ傾斜
させて設けると共に、旋回羽根終了地点の手前におい
て、旋回羽根３５の高さをピーク３６とし、その後は旋
回羽根３５の高さを徐々に低くさせることにより、カウ
リング１２の外側前面の外壁部付近における気体の流れ
が、そのカウリング１２から外方向に向かうようになる
ため、旋回羽根３５の作用が直接及ばないカウリング１
２周辺付近の空気にも旋回流を発生させることができ
る。また、流速が遅いカウリング１２の外側外壁部付近
の気体が、乱流の発生を抑制させながら流速が速い周辺
付近の空気に誘導されるため、カウリング１２の外側外
壁部付近の流体全体の流れをよりスムーズにすることが
できる。

【００５０】以上のように、本第２実施形態のエンジン
１１を収納するカウリング１２の外側前面の外壁構造に
よれば、カウリング１２の外側前面の外壁付近の直接作
用する空気に対して、空気に旋回流を発生させることに
より、その際に生じる種々の損失を低減させることがで
き、これによりカウリング１２外壁周辺の空気の境界層
を層流に保ったり、または境界層剥離を向上を向上させ
ることができる。

【００５１】なお、本発明のエンジン１１を収納するカ
ウリング１２の外側前面の外壁構造は、上述した実施形
態に限定されるものではなく、請求項に記載された内容
を逸脱しない範囲内において変更が可能である。例え
ば、次に示すような構成とすることもできる。

【００５２】旋回羽根３５の大きさや形状、あるいはそ
の取り付け枚数や場所といった条件は適宜変更が可能で
あり、カウリング１２の形式やカウリング１２の外側の
外径、旋回流強度、などに応じて、最適の流れ（旋回
流）が得られるように設計してもよい。例えば、図１０
に示すように、旋回羽根３５の断面が略三角形状となる
ように形成してもよい。この場合、旋回羽根３５の裏側
に半ば閉塞した空間が生じることがないため、旋回羽根
３５の裏側に回り込んだ気体がそこで滞り、気体全体の
スムーズな流れを阻害するような状態が発生するのを回
避することができる。また、旋回羽根３５をこのような
形状とした場合、旋回羽根３５自体の強度やその取り付
け強度が増すことから、旋回羽根３５とカウリング１２
の外壁を鋳造などの方法により一体成形して製作するこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ターボ
ファンジェットエンジン内に吸入供給される燃焼用空気
または空気に旋回流を与えることにより、ターボファン
ジェットエンジン内の低圧圧縮ファンが稼動したときに
燃焼用空気または空気を効率良く流れ込まさせターボフ
ァンジェットエンジン内に充填させることができる。こ
れにより、低圧圧縮ファンが稼動したとき燃焼用空気ま
たは空気がターボファンジェットエンジン内に流れ込む
時に生じる種々の損失を低減させることができ、ひいて
は低圧圧縮ファン及び各圧縮ファンの負荷の低減を図る
ことができる。

【００５４】請求項２又は３に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の効果に加え、流速の損失をできる
だけ抑えながら、低圧圧縮ファンに近いところで効果的
に旋回流を発生させることができる。

【００５５】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜３のいずれか１つに記載の発明の効果に加え、旋回羽
根が直接作用しないカウリング内の吸気通路の吸い込み
口軸中心付近においても、旋回流を効果的に発生させる
ことができる。また、内壁部付近を流れる流速の遅い気
体を、より流速の速い軸中心付近に誘導することによ
り、エンジン内へ流入する燃焼用空気または空気の流れ
をスムーズにして低圧圧縮ファンが稼動したときに効率
良くターボファンジェットエンジン内に流れ込ませるこ
とができる。

【００５６】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の効果に加え、旋回羽根自体の強度やその
取り付け強度を高めることができる。

【００５７】請求項６に記載の発明によれば、ターボフ
ァンジェットエンジンを収納するカウリングの外側前面
の外壁に流れる空気に旋回流を与えることにより、カウ
リング表面の空気における乱流は抑制され、同一方向に
気流が流れる層流を保ちながらカウリング表面の空気を
円滑に後方へ排出させることができる。これにより、カ
ウリング外側外壁表面の気流において種々の損失を低減
させることができ、ひいてはターボファンジェットエン
ジンの負荷の低減を図ることができることにより、ター
ボファンジェットエンジンの推進力の向上を図ることが
できる。

【００５８】請求項７及至９に記載の発明によれば、請
求項６に記載の発明の効果に加え、流速の損失をできる
だけ抑えながら、空気が直接接触するカウリングの外側
前面の外壁に近いところで効果的に旋回流を発生させる
ことができる。

【００５９】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
６及至９のいずれか１つに記載の発明の効果に加え、旋
回羽根が直接作用しないカウリングの外側周辺外壁近辺
を流れる空気においても、旋回流を効果的に発生させる
ことができる。また、カウリングの外側外壁部付近を流
れる流速の遅い気体を、より流速の速い周辺付近の空気
に誘導することにより、カウリングの外側外壁を流れる
空気をスムーズにしてカウリング後方へ乱流を押さえ、
かつ層流を保ちながら効率良く流れ込ませることができ
る。

【００６０】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
１０に記載の発明の効果に加え、旋回羽根自体の強度や
その取り付け強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施形態であるターボ
ジェットエンジンの概略構成を示す断面図である。

【図２】本発明を具体化した第１実施形態であるターボ
ジェットエンジンの吸気通路の吸い込み口部をＹ−Ｙ間
で破断して示す部分斜視図である。

【図３】同ターボジェットエンジンの吸気通路部の吸い
込み口部における旋回羽根の１つを、それぞれ異なる方
向から概略的に示す図であって、（Ａ）は矢印Ａの方向
から示す図であり、（Ｂ）は矢印Ｂの方向から示す図で
あり、（Ｃ）は矢印Ｃの方向から示す図である。

【図４】同ターボジェットエンジンの吸気通路部の吸い
込み口部をＹ−Ｙ間で破断して示す部分断面図である。

【図５】本発明を具体化した別の実施形態であるターボ
ジェットエンジンの吸気通路部の吸込口部を、図４と同
様に破断して示す部分断面図である。

【図６】本発明を具体化した第２実施形態であるターボ
ジェットエンジンの外観の概略構成を示す断面図であ
る。

【図７】本発明を具体化した第２実施形態であるターボ
ジェットエンジンのカウリング前面部分をＸ−Ｘ間で破
断して示す部分斜視図である。

【図８】同ターボジェットエンジンのカウリング前面部
分における旋回羽根の１つを、それぞれ異なる方向から
概略的に示す図であって、（Ｇ）は矢印Ｇの方向から示
す図であり、（Ｈ）は矢印Ｈの方向から示す図であり、
（Ｊ）はＪ−Ｊ間で破断して示す断面図である。

【図９】同ターボジェットエンジンのカウリング前面部
分をＸ−Ｘ間で破断して示す部分断面図である。

【図１０】本発明を具体化した別の実施形態であるター
ボジェットエンジンのカウリング前面部分を、図９と同
様に破断して示す部分断面図である。

【符号の説明】

１１ターボジェットエンジン１２カウリング１３低圧コンプレッサー１４中圧コンプレッサー１５高圧コンプレッサー１６燃焼室１７高圧タービン１８中圧タービン１９低圧タービン２０パイロン２１エンジン内の吸気通路部の吸い込み口部（吸気口
部）３０エンジン内の吸気通路部の吸い込み口部における
旋回羽根３１エンジン内の吸気通路部の吸い込み口部における
旋回羽根側面部３２エンジン内の吸気通路部の吸い込み口部における
旋回羽根突端部３５カウリング外側前面の外壁における旋回羽根３６カウリング外側前面の外壁における旋回羽根のピ
ーク地点３７カウリング外側前面の外壁における旋回羽根側面
部３８カウリング外側前面の外壁における旋回羽根突端
部Ｒ旋回方向Ｆ吸気通路内の吸気の進行方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】推進空気を生成させる外気をエンジン内
または燃焼室に導入させる圧縮圧の異なった複数の圧縮
ターボファン設備と前記圧縮ターボファン設備を駆動さ
せるために高圧の燃焼ガスによって駆動される複数の駆
動用タービン設備を備え、燃料供給手段により燃焼室に
燃料を供給する設備と燃焼室設備とを備える一連の燃焼
設備を備え、この一連の燃焼設備を収納するカウリング
を備えたターボファンジェットエンジンにおいて、前記
エンジン内または前記燃焼室に吸入される空気を、前記
ターボファンジェットエンジン内の低圧圧縮ファンの前
面の吸い込み口部において、前記低圧圧縮ファンの前面
の吸い込み口部の半径方向内側に突出する旋回羽根を、
前記低圧圧縮ファンの前面の吸い込み口部の内壁部に沿
って螺旋状に設けることにより、前記エンジン内の低圧
圧縮ファンに吸入される空気を、旋回させながら、前記
エンジン内の低圧圧縮ファンに流れ込ませるように構成
することを特徴とするターボファンジェットエンジン。
【請求項２】前記旋回羽根の突端部までの高さが、前
記低圧圧縮ファンに遠い位置から同低圧圧縮ファンに近
づくにつれて徐々に高くなるように形成することを特徴
とする請求項１に記載のターボファンジェットエンジ
ン。
【請求項３】前記吸込口部の軸線方向に対する前記旋
回羽根のねじれ角が、前記低圧圧縮ファンに遠い位置か
ら同低圧圧縮ファンに近づくにつれて徐々に大きくなる
ようにして、前記旋回羽根を設けることを特徴とする請
求項１又は２に記載のターボファンジェットエンジン。
【請求項４】前記旋回羽根の側面部を、前記吸い込み
口部の半径方向から旋回流の回転方向側に傾斜させるよ
うにして、前記旋回羽根を設けることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１つに記載のターボファンジェット
エンジン。
【請求項５】前記吸い込み口部の軸線方向に垂直な前
記旋回羽根の断面形状が、同旋回羽根の突端部から前記
吸い込み口部の内壁部に近づくにつれて徐々に幅広とな
るように形成することを特徴とする請求項４に記載のタ
ーボファンジェットエンジン。
【請求項６】推進空気を生成させる外気をエンジン内
または燃焼室に導入させる圧縮圧の異なった複数の圧縮
ターボファン設備と前記圧縮ターボファン設備を駆動さ
せるために高圧の燃焼ガスによって駆動される複数の駆
動用タービン設備を備え、燃料供給手段により燃焼室に
燃料を供給する設備と燃焼室設備とを備える一連の燃焼
設備を備え、この一連の燃焼設備であるエンジンを収納
するカウリングを備えたターボファンジェットエンジン
において、前記カウリングの外側の前面において、カウ
リングの半径方向外側に突出する旋回羽根を、前記カウ
リングの外側の外壁部に沿って螺旋状に設けることによ
り、前記カウリングの外側の外壁部に沿って流れる空気
を、旋回させながら、前記エンジンの後方へ排出させる
ように構成することを特徴とするターボファンジェット
エンジン。
【請求項７】前記カウリングの外側の外壁部に設置さ
れる前記旋回羽根の突端部までの高さが、前記カウリン
グの前面から同カウリングの後方に向けて徐々に高くな
るように形成することを特徴とする請求項６に記載のタ
ーボファンジェットエンジン。
【請求項８】前記カウリングの外側の外壁部に設置さ
れる前記旋回羽根の突端部までの高さが、旋回羽根終了
地点の手前において、旋回羽根の高さを最大ピークと
し、その後は旋回羽根の高さを徐々に低くなるように形
成することを特徴とする請求項６に記載のターボファン
ジェットエンジン。
【請求項９】前記カウリングの外側の外壁部に設置さ
れる前記旋回羽根のねじれ角が、前記カウリングの前面
から同カウリングの後方に向けて徐々にに大きくなるよ
うにして、前記旋回羽根を設けることを特徴とする請求
項６〜８に記載のターボファンジェットエンジン。
【請求項１０】前記カウリングの外側の外壁部に設置
される前記旋回羽根の側面部を、前記カウリングの半径
方向から旋回流の回転方向側に傾斜させるようにして、
前記旋回羽根を設けることを特徴とする請求項６〜９の
いずれか１つに記載のターボファンジェットエンジン。
【請求項１１】前記カウリングの外側の外壁部に設置
される前記旋回羽根に対して前記旋回羽根の断面形状
が、同旋回羽根の突端部から前記カウリングの外壁部に
近づくにつれて徐々に幅広となるように形成することを
特徴とする請求項１０に記載のターボファンジェットエ
ンジン。