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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-15
(54)【発明の名称】飛行体推進システムのための適応型気流抑制シール
(51)【国際特許分類】
F16J 15/3224 20160101AFI20230608BHJP
F02K 1/80 20060101ALI20230608BHJP
F16J 15/3268 20160101ALI20230608BHJP
F16J 15/32 20160101ALI20230608BHJP
B64D 33/04 20060101ALI20230608BHJP
【ＦＩ】
F16J15/3224
F02K1/80
F16J15/3268
F16J15/32
B64D33/04
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022566624
(86)(22)【出願日】2020-12-16
(85)【翻訳文提出日】2022-11-01
(86)【国際出願番号】 US2020065223
(87)【国際公開番号】W WO2021225631
(87)【国際公開日】2021-11-11
(31)【優先権主張番号】16/869,028
(32)【優先日】2020-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503455363
【氏名又は名称】レイセオン カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】レラー，ダン，エル．
(72)【発明者】
【氏名】コリソン，ニコラス，エフ．
(72)【発明者】
【氏名】フダク，ポール，ティー．
【テーマコード（参考）】
3J006
3J043
【Ｆターム（参考）】
3J006AE06
3J006AE15
3J006AE40
3J006AE42
3J006AE50
3J043AA02
3J043BA06
3J043CA02
3J043CB13
3J043CB16
3J043CB17
3J043CB20
3J043DA05
(57)【要約】
先進の飛行体推進及びミサイルシステムで使用するための適応性の高いシールを提供する。シールは、流入する気流を管理及び制御することにより、侵襲的な熱エネルギー及び腐食性の気流が飛行体の内部システム及びハードウェアに入るのを効果的に制限することができる。シールは、飛行体の構成部品同士の間に配置され、気流のための曲がりくねった経路を形成するように構成される。シールは、構成部品との接触を維持し、構成部品の半径方向及び軸線方向の変位の自由度を大幅に許容することにより、その構成部品同士の間をシールする。従って、多種多様な動的環境及び構成要素の変位条件において、高温ガスの侵入を制限することができる。このような高温ガスの侵入を制限することは、飛行体の自由飛行中の構成要素の存続可能性に大きな影響を与える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールであって、当該シールは、平坦部分であって、該平坦部分の長手方向軸線の周りに周方向に延びる平坦部分と、
前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記平坦部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した複数の可撓性セグメントと、を有する、
シール。
【請求項2】
前記独立した複数の可撓性セグメントの各々が、前記平坦部分から遠位の端部にフランジ部分を有する、請求項１に記載のシール。
【請求項3】
前記平坦部分及び前記複数の可撓性セグメントは、それぞれ、前記シールの第１の層の第１の平坦部分及び第１の複数の可撓性セグメントであり、前記シールは、前記第１の層に軸線方向に隣接する第２の層を含み、該第２の層は、前記長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦部分と、
前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記第２の平坦部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントと、を含む、請求項１又は２に記載のシール。
【請求項4】
前記第１の複数の可撓性セグメント及び前記第２の複数の可撓性セグメントは、互いに周方向にオフセットされる、請求項３に記載のシール。
【請求項5】
環状シールシステムであって、当該環状シールシステムは、平坦な環状部分と、独立した複数の可撓性セグメントとを有する環状シールであって、前記平坦な環状部分は、該平坦な環状部分の長手方向軸線の周りに周方向に延びており、前記複数の可撓性セグメントは、前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記平坦な環状部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる、環状シールと、
該環状シールに軸線方向に隣接しており、前記長手方向軸線の周りに周方向に延びる隔離部材と、を含む、
環状シールシステム。
【請求項6】
前記隔離部材は、Ｌ字形又はＪ字形を有する、請求項５に記載の環状シールシステム。
【請求項7】
前記環状シールの前記独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれが、前記平坦な環状部分から遠位の端部にフランジ部分を有する、請求項５又は６に記載の環状シールシステム。
【請求項8】
前記隔離部材は、前記環状シールの前記平坦な環状部分に当接する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の環状シールシステム。
【請求項9】
前記平坦な環状部分及び前記複数の可撓性セグメントは、それぞれ、前記環状シールの第１の層の第１の平坦な環状部分及び第１の複数の可撓性セグメントであり、前記環状シールは、前記第１の層に軸線方向に隣接する第２の層をさらに含み、該第２の層は、前記長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦な環状部分と、
前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記第２の平坦な環状部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントと、を含む、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の環状シールシステム。
【請求項10】
前記第１の複数の可撓性セグメント及び前記第２の複数の可撓性セグメントは、互いに周方向にオフセットされる、請求項９に記載の環状シールシステム。
【請求項11】
シールシステムであって、当該シールシステムは、平坦な環状部分と、独立した複数の可撓性セグメントとを有する環状シールであって、前記平坦な環状部分は、該平坦な環状部分の長手方向軸線の周りに周方向に延びており、前記独立した複数の可撓性セグメントは、前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記平坦な環状部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる、環状シールと、
外面を有するエンジンノズルと、
該エンジンノズルの外面の周りで空間を隔てて周方向に配置された内面を有する機体と、を含み、
前記環状シールは、前記エンジンノズルの前記外面と前記機体の前記内面との間の前記空間に配置され、前記環状シールの前記平坦な環状部分は、前記機体の前記内面に取り付けられ、
前記平坦な環状部分からの前記独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれの遠位端が、前記エンジンノズルの前記外面に接触しており、
前記独立した複数の可撓性セグメントは、該独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれの前記遠位端と前記エンジンノズルの前記外面との接触が、前記エンジンノズルの前記外面の半径方向及び軸線方向の変位時に維持されるように、前記エンジンノズルの前記外面に付勢力を及ぼす、
シールシステム。
【請求項12】
前記エンジンノズルの前記外面と前記機体の前記内面との間の前記空間において前記環状シールに軸線方向に隣接して配置され、且つ前記長手方向軸線の周りに周方向に延びる隔離部材をさらに含む、請求項１１に記載のシールシステム。
【請求項13】
隔離部材は、Ｌ字型又はＪ字型である、請求項１１又は請求項１２に記載のシールシステム。
【請求項14】
前記環状シールの前記独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれが、前記平坦な環状部分から遠位の端部にフランジ部分を有する、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のシールシステム。
【請求項15】
隔離部材は、前記機体の前記内面に取り付けられる、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のシールシステム。
【請求項16】
前記隔離部材は、前記環状シールの前記平坦な環状部分が前記機体の前記内面に取り付けられるのと同じ取付け点で、前記機体の前記内面に取り付けられる、請求項１５に記載のシールシステム。
【請求項17】
前記平坦な環状部分及び前記複数の可撓性セグメントは、それぞれ、前記環状シールの第１の層の第１の平坦な環状部分及び第１の複数の可撓性セグメントであり、前記環状シールは、前記第１の層に軸線方向に隣接する第２の層をさらに含み、該第２の層は、前記長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦な環状部分と、
前記長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ前記第２の平坦な環状部分から前記長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントと、を含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載のシールシステム。
【請求項18】
前記第１の複数の可撓性セグメント及び前記第２の複数の可撓性セグメントは、互いに周方向にオフセットされる、請求項１７に記載のシールシステム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、飛行体及びミサイル推進システムに関し、より具体的には、飛行体及びミサイル推進システム内のインターフェイス構成要素同士の間のシールに関する。
【背景技術】
【0002】
飛行体及びミサイル推進システムは、飛行体内の内部キャビンシステム及びハードウェアを保護するために、侵襲性の高い熱エネルギー及び腐食性の気流を制限する必要がある非常に動的な環境を伴うことが多い。非常に動的な環境では、大きな熱負荷及び動的負荷の結果として、半径方向及び軸線方向の大幅な非対称変位が、機体の主要構造から自由にフローティングしているエンジンノズル等の飛行体の構成要素同士の間で発生する可能性がある。これらの変位の結果として、侵襲性の高い熱エネルギー及び腐食性の気流が、内部キャビンシステムに入り、時間の経過とともに内部ハードウェアの存続可能性に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、極超音速ミサイルシステムは、高温ガスの侵入に特に敏感である。従来のＯリング又はパッキンシール等の従来のシール方法は、半径方向及び軸線方向の大幅な非対称変位が飛行体の重要な構成要素で発生する可能性がある非常に動的な環境では、熱エネルギー又は腐食性の気流を効果的に抑制できない。
【発明の概要】
【0003】
一般的な実施形態では、飛行体推進システム内の構成要素同士の間をシールするためのシールは、２つの層を含み得る。シールの各層は、平坦な部分と、独立した複数の可撓性セグメントとを有することができる。各層の独立した可撓性セグメントは、第１の層のセグメント同士の間のそれぞれの空間と、第２の層のセグメント同士の間の空間とが互いにずれるように周方向にオフセットされ得る。このようにして、シールは、それら空間を通る気流のための非直接的又は曲がりくねった経路を形成する。シールは、飛行体推進システム内の構成要素同士の間のシールに軸線方向に隣接して配置された隔離（insulating）部材と対（ペア）にすることができる。隔離部材は、シールを通過して外部環境から飛行体の内部空間に入る可能性のある空気に対して追加の冷却効果を与えることができる。
【0004】
本発明の一態様によれば、飛行体推進システム内の構成要素同士の間を密閉するためのシールが提供される。シールは、シールの長手方向軸線の周りに周方向に延びる平坦部分と、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ平坦部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した複数の可撓性セグメントとを有する。
【0005】
この概要の任意の段落の実施形態によれば、独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれは、平坦部分から遠位の端部にフランジ部分を有する。
【0006】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、平坦部分及び複数の可撓性セグメントは、それぞれ、シールの第１層の第１の平坦部分及び第１の複数の可撓性セグメントである。シールは、第１の層に軸線方向に隣接する第２の層をさらに含む。第２の層は、長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦部分と、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ第２の平坦部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントとを含む。
【0007】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、第１の複数の可撓性セグメント及び第２の複数の可撓性セグメントは、互いに対して周方向にオフセットされる。
【0008】
本発明の別の態様によれば、飛行体推進システムの構成要素同士の間を密閉するための環状シールシステムが提供される。環状シールシステムは、平坦な環状部分と、独立した複数の可撓性セグメントとを有する環状シールを含み、平坦な環状部分は、平坦な環状部分の長手方向軸線の周りに周方向に延びており、独立した複数の可撓性セグメントは、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ平坦な環状部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる。環状シールシステムは、環状シールに軸線方向に隣接する隔離部材をさらに含み、隔離部材は、長手方向軸線の周りで周方向に延びる。
【0009】
この概要の任意の段落の実施形態によれば、隔離部材は、Ｌ字形又はＪ字形を有する。
【0010】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、環状シールの独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれは、平坦な環状部分から遠位の端部にフランジ部分を有する。
【0011】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、隔離部材は、環状シールの平坦な環状部分に当接する。
【0012】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、平坦な環状部分及び複数の可撓性セグメントは、それぞれ、環状シールの第１の層の第１の平坦な環状部分及び第１の複数の可撓性セグメントである。環状シールは、第１の層に軸線方向に隣接する第２の層をさらに含む。第２の層は、長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦な環状部分と、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ第２の平坦な環状部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントとを含む。
【0013】
この概要の任意の段落の別の実施形態によれば、第１の複数の可撓性セグメント及び第２の複数の可撓性セグメントは、互いに対して周方向にオフセットされる。
【0014】
本発明の別の態様によれば、エンジンノズルと機体との間のインターフェイスにおけるシールシステム（sealed system）が提供される。シールシステムは、平坦な環状部分と、独立した複数の可撓性セグメントとを有する環状シールを含み、平坦な環状部分は、平坦な環状部分の長手方向軸線の周りに周方向に延びており、独立した複数の可撓性セグメントは、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ平坦な環状部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる。シールシステムは、外面を有するエンジンノズルと、エンジンノズルの外面の周りに空間を隔てて周方向に配置された内面を有する機体とをさらに含む。環状シールは、エンジンノズルの外面と機体の内面との間の空間に配置され、環状シールの平坦な環状部分は、機体の内面に取り付けられる。平坦な環状部分からの独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれの遠位端が、エンジンノズルの外面に接触する。独立した複数の可撓性セグメントは、独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれの遠位端とエンジンノズルの外面との接触が、エンジンノズルの外面の半径方向及び軸線方向の変位時に維持されるように、エンジンノズルの外面に付勢力を及ぼす。
【0015】
この概要のいずれかの段落の実施形態では、シールシステムは、エンジンノズルの外面と機体の内面との間の空間において環状シールに軸線方向に隣接して配置され、且つ長手方向軸線の周りに周方向に延びる隔離部材をさらに含む。
【0016】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、隔離部材は、Ｌ字形又はＪ字形を有する。
【0017】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、環状シールの独立した複数の可撓性セグメントのそれぞれは、平坦な環状部分から遠位の端部にフランジ部分を有する。
【0018】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、隔離部材は、機体の内面に取り付けられる。
【0019】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、隔離部材は、環状シールの平坦な環状部分が機体の内面に取り付けられるのと同じ取付け点で、機体の内面に取り付けられる。
【0020】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、平坦な環状部分及び複数の可撓性セグメントは、それぞれ、環状シールの第１の層の第１の平坦な環状部分及び第１の複数の可撓性セグメントである。環状シールは、第１の層に軸線方向に隣接する第２の層をさらに含む。第２の層は、長手方向軸線の周りに周方向に延びる第２の平坦な環状部分と、長手方向軸線の周りに周方向に配置され、且つ第２の平坦な環状部分から長手方向軸線に向けて斜めに延びる独立した第２の複数の可撓性セグメントとを含む。
【0021】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、第１の複数の可撓性セグメント及び第２の複数の可撓性セグメントは、互いに対して周方向にオフセットされる。
【0022】
本発明の別の態様では、環状シールを形成する方法が提供される。この方法は、供給材料から環状シールの第１の部分を所定の形状に切断するステップを含む。この方法は、供給材料から環状シールの少なくとも１つの追加部分を所定の形状に切断するステップをさらに含む。次に、この方法は、第１の部分と少なくとも１つの追加の部分とを一緒に配置して、環状シールを形成するステップとを含む。
【0023】
この概要の任意の段落の実施形態では、所定の形状は三日月形であってもよい。
【0024】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、この方法は、第１の部分及び少なくとも１つの追加の部分を多相成形ダイに設置して、独立した複数の可撓性セグメントが、環状シールの第１の部分及び少なくとも１つの追加の部分のそれぞれの平坦な環状部分から延びる角度を形成するステップを含む。
【0025】
本発明の別の態様によれば、飛行体推進システムのエンジンノズルと機体との間のインターフェイスにおいてシールシステムを組み立てる方法が提供される。この方法は、環状シールを機体の内面に取り付けるステップを含む。この方法は、隔離部材を機体の内面に取り付けるステップをさらに含む。この方法は、環状シール及び隔離部材がエンジンノズルの外面に接触して、機体の内面とエンジンノズルの外面との間の空間にシールを提供するように、環状シール及び隔離部材が取り付けられた機体をエンジンノズルに対して組み立てるステップをさらに含む。
【0026】
この概要の任意の段落の実施形態では、環状シールを機体の内面に取り付けるステップは、取付け点を介して環状シールの平坦な環状部分を機体の内面に取り付けるステップを含む。
【0027】
この概要の任意の段落の実施形態では、取付け点は貫通孔である。
【0028】
この概要の任意の段落の別の実施形態では、隔離部材を機体の内面に取り付けるステップは、環状シールと同じ取付け点を介して隔離部材を機体の内面に取り付けるステップを含む。
【0029】
以下の説明及び添付の図面は、本発明の特定の例示的な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理を使用できる様々な方法のほんの一部を示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点、及び新規な特徴は、以下の本発明の詳細な説明を図面と併せて考察することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0030】
添付の図面は、本発明の様々な態様を示している。
【図1】エンジンノズルと機体との間のインターフェイスにおける例示的なシールシステムの側断面図である。
【図2】例示的な環状シールの一部の斜視図である。
【図3】例示的な環状シールの斜視図である。
【図4】例示的なシールシステムの断面斜視図である。
【図5】例示的な環状シールの一部の斜視図である。
【図6A】エンジンノズル及び機体の位置条件を示す断面図である。
【図6B】エンジンノズル及び機体の位置条件を示す断面図である。
【図6C】エンジンノズル及び機体の位置条件を示す断面図である。
【図7A】例示的な環状シールの斜視図である。
【図7B】例示的な環状シールの斜視図である。
【図8】例示的なシールシステムの斜視図である。
【図9】例示的なシールシステムの別の斜視図である。
【図10】例示的なシールシステムの断面斜視図である。
【図11】例示的なシールシステムの別の断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
先進の飛行体推進及びミサイルシステムで使用するための適応性の高いシールを本明細書で開示する。本発明によるシールは、流入する気流を管理及び制御することにより、侵襲的な熱エネルギー及び腐食性の気流が飛行体の内部システム及びハードウェアに入るのを効果的に制限することができる。シールは、機体とエンジンノズルとの間等、飛行体の構成部品同士の間に配置されるように構成される。シールは、気流のための曲がりくねった経路を形成するように構成され、それにより、その経路を通過できる気流量を制限する。シールは、構成部品との接触を維持し、構成部品の半径方向及び軸線方向の変位の自由度を大幅に許容することにより、その構成部品同士の間をシールする。具体的には、シールは、半径方向及び軸線方向の変位に対応するために、その形状の大きな変形によって接触を維持することができる。シールの形状は、取り付け時に、意図的に公称値に合わせて変形させている。シールは、シールが所定の最小レベルの応力を下回っているため、最悪の場合の変位予測の下でその前負荷値を維持するように構成される。従って、多種多様な動的環境及び構成要素の変位条件において、高温ガスの侵入を制限することができる。本発明によるシールは、飛行体のプロファイルにとらわれず、様々な形状に合わせて調整され、ＳＣＲＡＭジェットからタービン・エア・ブリーザ（turbine air breather）に至る多種様々なミサイル用途で高温ガスの侵入を制限することができる。このような高温ガスの侵入を制限することは、飛行体の自由飛行中の構成要素の存続可能性に大きな影響を与える。
【0032】
ここで図面を参照するが、最初に図１を参照する。図１は、飛行体、例えばミサイルのエンジンノズル１６と機体１４との間のインターフェイスにおける例示的なシールシステム１０を示す。図示の実施形態では、シールシステム１０は、エンジンノズル１６の外面１７と機体１４の内面１３との間の空間に配置された環状シール１２を含み、環状シール１２は、エンジンの外面１７の周りに周方向に配置される。本明細書の説明のために、エンジンノズル１６の外面１７及び機体１４の内面１３が飛行体の長手方向軸線Ａに外接する（例えば、周方向に配置される）図示の実施形態について、環状シール１２を説明する。しかしながら、エンジンノズル１６の外面１７及び機体１４の内面は、楕円形又は多角形等、長手方向軸線Ａの周りに異なる形状を有してもよいことが理解される。従って、本明細書で使用する「環状シール」という用語は、これらの様々な代替の形状を指すことも理解され、それに応じて形状的に調整することができる。
【0033】
環状シール１２は、機体１４に取り付けられるように構成され、その一部は、エンジンノズル１６の外面１７に向けて延びて、外面１７に接触する。このようにして、環状シール１２は、機体１４の内面１３とエンジンノズル１６の外面１７との間の空間を効果的にシール又は閉鎖して、破線の矢印によって概して示される侵襲的な熱エネルギー及び腐食性の気流が、外部環境１８から飛行体の内部キャビン又は空間２０に入るのを制限することができる。
【0034】
ここで、図２～図５を参照して、環状シール１２についてより詳細に説明する。上述したように、環状シール１２は、円形の形状を有するものとして説明する。しかしながら、上述したエンジンノズル１６の外面１７及び機体１４の内面１３の形状に応じて、環状シールは、楕円形又は多角形等、長手方向軸線Ａの周りに様々な他の形状を有してもよいことが理解される。環状シール１２は、図示の実施形態では、長手方向軸線Ａ（図３）の周りに周方向に延びる平坦な環状部分２４を含む。平坦な環状部分２４は、機体１４の内面１３に取り付けられるように構成される。従って、平坦な環状部分２４は、例えばねじ又はボルトを用いて環状シール１２の平坦な環状部分２４を機体１４の内面１３に取り付けるための貫通孔２５（図２）又は他の取付け点を含むことができる。
【0035】
「フィンガーシール」と呼ばれ得る環状シール１２は、長手方向軸線Ａの周りに周方向に配置され且つ平坦な環状部分２４から長手方向軸線Ａに向けて内向きに延びる、独立した複数の可撓性セグメント２６又は「フィンガー」を含む。複数のセグメント２６は、隣り合うセグメント２６の各対（ペア）の間に空間又は開口部２７を有して、互いに分離され、異なっていてもよい。各セグメント２６の間の開口部２７のサイズを調整して、環状シール１２の電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽効果を提供することができる。具体的には、関心のある特定の波長又は周波数を弱めるために、開口部２７のサイズ及び形状を調整することができる。例えば、望ましくないＥＭＩの効果的な減衰は、開口部２７をＥＭＩの波長の１／２未満に縮小することによって達成することができる。開口部２７の特性は、環状シール１２及び独立した複数の可撓性セグメント２６の動的変形範囲を介しても維持される。
【0036】
平坦な環状部分２４及び各セグメント２６を含む環状シール１２の材料の選択、厚さ、曲げ角度、及び形状は、構成要素の変位予測、圧力差、及び様々な幾何学的用途を考慮して調整することができる。例えば、環状シールの材料及び厚さは、例えば、３００系ステンレス鋼合金等のステンレス鋼合金及び０．２０３２ｍｍであってもよい。もっとも、環状シール１２の材料及び厚さは、そのシール１２が使用される環境（温度、圧力差、予想される変形、及び遮蔽効果）に依存する。例えば、より低温の環境では、プラスチック又はポリマーの環状シール１２を使用してもよい。他の材料も適している場合がある。最終的に、環状シール１２の材料、厚さ、及び形状の選択は、適用される用途に応じて調整することができる。
【0037】
図４を参照すると、複数のセグメント２６の各々の遠位端２９（平坦な環状部分２４の遠位にある端部）で、各セグメント２６はフランジ部分２８を含むことができる。フランジ部分２８は湾曲していてもよく、又は少なくとも１つの鋭角を含んでもよい。フランジ部分２８は、エンジンノズル１６の外面１７と接触し且つ変位中にエンジンノズル１６の外面１７を横切って移動する各セグメント２６の表面積が最小化されるように設けることができる。このようにして、各セグメント２６の遠位端２９とエンジンノズル１６の外面１７との間の摩擦を低減することができる。
【0038】
環状シール１２が機体１４とエンジンノズル１６との間に嵌合されると、独立した複数の可撓性セグメント２６はそれぞれ、複数のセグメント２６のそれぞれの遠位端２９とエンジンノズル１６の外面１７との接触が確実に維持されるように、エンジンノズル１６の外面１７に負荷力を及ぼすように構成される。図５に示されるように、複数のセグメント２６のそれぞれは、平坦な環状部分２４から延びる角度が変化するように、独立して屈曲することができる。複数のセグメント２６のそれぞれの柔軟な性質により、環状シール１２は、半径方向及び軸線方向の変位時に、複数のセグメント２６のそれぞれの遠位端２９とエンジンノズル１６の外面１７との接触の接触を確実に維持しながら、機体１４とエンジンノズル１６との間の様々な程度の半径方向及び軸線方向の変位に適応的に対応することができる。機体１４とエンジンノズル１６との間の最大変位において、独立した複数の可撓性セグメント２６は、エンジンノズル１６の外面１７に十分な負荷力を維持するように構成される。このようにして、環状シール１２は、非常に動的な環境で予想される圧力差及び温度差の全範囲に亘って構成要素同士の間のシールを効果的に維持することができ、それにより、機体１４とエンジンノズル１６との間の軸線方向及び半径方向の大幅な変位を発生させる可能性のある熱エネルギー又は腐食性の空気の侵入を制限する。
【0039】
例えば、図６Ａ～図６Ｃは、環状シール１２が機体１４とエンジンノズル１６との間を効果的にシールすることができるいくつかの例示的な状態を示す。図６Ａは、エンジンノズル１６と機体１４との間のクリアランスが全周に沿って一定である例示的な正常状態を示す。従って、この状態では、環状シール１２の複数のセグメント２６のそれぞれは、環状シール１２の周囲の周りで同じ程度に全て屈曲することができ、各セグメント２６は、エンジンノズル１６の外面１７に負荷力を及ぼす。図６Ｂは、エンジンノズル１６が熱的に隔離される一方で、機体１４が熱勾配のために歪む可能性がある例示的な巡航状態を示す。この状態では、エンジンノズル１６と機体１４との間のクリアランスは全周に亘って一定ではない場合がある。従って、独立した複数の可撓性セグメント２６は、複数の可撓性セグメント２６のそれぞれの遠位端２９とエンジンノズル１６の外面との間の接触を維持するように、様々な角度に曲げることができる。最後に、図６Ｃは、エンジンノズル１６が熱的に隔離されている間に、機体１４が熱勾配及び機体の曲がりによって歪む可能性がある例示的な最終状態を示す。再び、この状態では、エンジンノズル１６と機体１４との間のクリアランスは、全周に亘って一貫していない可能性があり、複数のセグメント２６は、図６Ｂを参照して今説明したように、様々な角度に屈曲する可能性がある。従って、各状態において、環状シール１２は、構成要素同士の間のシールを維持することができる。
【0040】
ここで、図７Ａ～図７Ｂを参照すると、環状シール１２は、複数のシール層を含むことができる。例えば、上記の平坦な環状部分２４及び独立した複数の可撓性セグメント２６は、それぞれ、第１のシール層３０の第１の平坦な環状部分２４ａ及び独立した第１の複数の可撓性セグメント２６ａであってもよい。従って、環状シール１２は、第２の平坦な環状部分２４ｂ及び独立した第２の複数の可撓性セグメント２６ｂを含む第２のシール層３２をさらに含むことができる。第２のシール層３２は、上で詳細に説明したように、第１のシール層３０と同様に構成することができる。具体的には、第２の平坦な環状部分２４ｂは、長手方向軸線Ａの周りに周方向に延びており、独立した第２の複数の可撓性セグメント２６ｂは、長手方向軸線Ａの周りに周方向に配置され、且つ第２の平坦な環状部分２４ｂから長手方向軸線Ａに向けて斜めに延びる。
【0041】
第２の層３２は、第１の層３０と重なり、そして環状シール１２の第１の層３０及び第２の層３２が同じ長手方向軸線Ａを共有するように、第１の層３０と軸線方向に整列される。第２の層は、第１の複数の可撓性セグメント２６ａ及び第２の複数の可撓性セグメント２６ｂが互いに対して周方向にオフセットされるように、第１の層３０から周方向にオフセットされ得る。従って、この実施形態では、隣接セグメント２６ａの間の開口部２７ａ及び隣接セグメント２６ｂの間の開口部２７ｂも、互いに対して周方向にオフセットされる（すなわち、軸線方向に整列していない）。このようにして、気流のための曲がりくねった軸線方向経路を形成して、環状シール１２の第１の層３０及び第２の層３２を通る腐食性の気流の侵入を効果的に阻止する。
【0042】
図８及び図９は、機体１４の内面１３とエンジンノズル１６の外面１７との間の空間において機体１４の内面１３に取り付けられた多層環状シール１２を示す。図１０及び図１１を参照すると、追加の断熱及び高温ガスの侵入の抑制のために、機体１４の内面１３とエンジンノズル１６の外面１７との間の空間において環状シール１２に軸線方向に隣接して隔離（insulating：断熱）部材２２を設けることができる。隔離部材２２は、環状シール１２と同様に、長手方向軸線Ａの周りに周方向に延びる。隔離部材２２は、機体１４の内面１３に取り付けることができ、従って、取付け点（図示せず）を用いて構成することができる。機体１４に取り付けられるとき、隔離部材２２の取付け点は、環状シール１２の貫通孔２５と整列され得、それによって、隔離部材２２及び環状シール１２は両方とも、ねじ又はボルト等の共通の取付け手段を備えた共通の取付け点を介して、機体１４の内面１３に取り付けられ得る。図示のように、隔離部材２２は、断面Ｌ字形又はＪ字形を有することができ、それによって、Ｌ字形又はＪ字形の一方の脚を機体１４の内面１３に取り付けることができる一方、Ｌ字形又はＪ字形の他方の脚は、エンジンノズル１６の外面１７に接触することができ、脚の間の空間は環状シール１２を収容する。隔離部材２２は、グラスファイバーシートを使用したセラミックコード断熱材等のセラミック及びグラスファイバーを含む材料で作製され得る。隔離部材２２は、任意の種類の詰め物（batted）断熱材又はキルト断熱材であってもよい。
【0043】
隔離部材２２が環状シール１２と結合されると、外部環境１８から内部キャビン２０内に侵入するあらゆる侵入熱エネルギー及び腐食性の気流は、上述した環状シールによって形成される曲がりくねった経路を介して最初に減速され、その後、隔離部材２２によって冷却される。従って、内部キャビン２０に入る侵入熱エネルギー及び腐食性の気流の悪影響を軽減することができる。
【0044】
環状シール１２は、複数のセグメント又は部分が個別に形成され、続いて一緒に接合されて環状シール全体を形成する、ピース・パーツ方式で形成することができる。メタルブレーキフォーミング又はハイドロフォーミング等の従来の製造方法を使用してもよい。
【0045】
具体的には、環状シール１２を形成する方法は、供給材料から環状シール１２の第１の部分を切断して成形するステップを含むことができる。供給材料は、上述したように、環状シールが使用される特定の環境及び用途に依存する場合があり、金属又はポリマーを含む場合がある。第１の部分は、本明細書に示される実施形態のように、環状シール全体が円形であることが意図される実施形態では、三日月形に形成してもよい。具体的には、平坦又は三日月形のパターンは、正確な寸法制御のために、従来通り機械加工、レーザーカット、又はウォータージェットを使用できる。貫通孔２５及びスロット、並びにセグメント２６同士の間の周囲形状及び開口部２７等の全ての取付け機能は、レーザー又はウォータージェットを使用して切断前又は後に形成することができる。開口部２７は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）によって形成することができる。一連の段付きダイ（dies：型）を使用して、半複雑な（semi-complex：部分的に複雑な）断面を形成することができる。環状シール１２がポリマーで作製される実施形態では、型成形又はドレープ形成等の従来の方法を利用することができる。環状シール１２が金属又はポリマーで作製されるいずれの実施形態においても、最終形状を成形工程後にトリミングするか、又は最終的に正味の成形形状の前に完成させることができる。
【0046】
この方法は、環状シールの少なくとも１つの追加部分を、第１の部分に関して上述したのと同じ方法で供給材料から切断して成形するステップを含むことができる。このようにして、環状シール１２の複数の部分を切断して個別に形成してから、これらの部分を一緒に接合して環状シール１２全体を形成することができる。もっとも、これらのプロセスによって、完全な環状シール１２を一体に形成することも可能である。
【0047】
この方法は、第１の部分及び少なくとも１つの追加の部分を多相成形ダイに設置して、各部分の独立した複数の可撓性セグメント２６が各部分の平坦な環状部分２４から延びる角度を形成するステップを含むことができる。
【0048】
この方法は、第１の部分と少なくとも１つの追加の部分とを一緒に配置して、３６０°の環状シール全体を形成するステップを含むことができる。このステップにおいて、第１の部分及び少なくとも１つの追加の部分は、それらのそれぞれの隣接する部分と重なることができる。従って、例えば電子ビーム又はレーザースポット溶接技術によって、重複部分を一緒に溶接して、第１の部分及び少なくとも１つの追加の部分を接合することができる。
【0049】
エンジンノズルと機体との間のインターフェイスでシールシステムを組み立てる方法は、まず、上で詳細に説明した環状シール１２を機体１４の内面１３に取り付けるステップを含むことができる。具体的には、環状シール１２の平坦な環状部分２４は、貫通孔２５等の取付け点を介して機体１４の内面１３に取り付けることができる。次に、この方法は、上で詳細に説明した隔離部材２２を機体１４の内面１３に取り付けるステップを含むことができる。隔離部材２２は、環状シール１２と同じ取付け点又は貫通孔２５を介して機体１４の内面１３に取り付けることができる。この方法は、環状シール１２及びこのシール１２に取り付けられた隔離部材２２を備えた機体１４をエンジンノズル１６に対して組み立てて、それによって、環状シール１２及び隔離部材２２がエンジンノズル１６の外面１７に接触して、機体１４の内面１３とエンジンノズル１６の外面１７との間の空間にシールを提供するステップを含むことができる。
【0050】
本発明は、特定の好ましい１つ又は複数の実施形態に関して示し、説明してきたが、当業者が、本明細書及び添付の図面を読んで理解すると、同等の変更及び修正が行われることは明らかである。特に、上述した要素（構成要素、アセンブリ、装置、組成物等）によって行われる様々な機能に関して、そのような要素を説明するために使用する用語（「手段」への言及を含む）は、特に断りのない限り、本明細書に示した例示的な実施形態又は本発明の実施形態で機能を実行する開示した構造と構造的に同等ではない場合であっても、説明した要素の特定の機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の要素に対応することを意図している。さらに、本発明の特定の特徴は、いくつかの例示した実施形態のうちの１つ又は複数のみに関して上述した場合があるが、そのような特徴は、他の実施形態の１つ又は複数の他の特徴と組み合わせてもよく、所与の又は特定の用途にとって望ましく且つ有利であり得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】