JP2000186508A - ガスタ―ビンエンジン中のクリアランスの制御と補償に用いられる方法及び装置 - Google Patents

ガスタ―ビンエンジン中のクリアランスの制御と補償に用いられる方法及び装置

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JP2000186508A
JP2000186508A JP11337617A JP33761799A JP2000186508A JP 2000186508 A JP2000186508 A JP 2000186508A JP 11337617 A JP11337617 A JP 11337617A JP 33761799 A JP33761799 A JP 33761799A JP 2000186508 A JP2000186508 A JP 2000186508A
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rotor
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JP11337617A
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Craig W Irwin
ダヴリュー．アーウィン クライグ
Syed J Khalid
ジェイ．ハリッド シエッド
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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンエンジン中のクリアランスの制
御と補償に使用する方法と装置を提供する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンに用いる方法と装
置は、エンジン稼動条件を示した信号を受け取り、ロー
タと、ブレードと、ケースとの熱的条件を示す信号を与
え、各信号に応じて熱的条件における瞬間クリアランス
とエンジン稼動条件での定常状態クリアランスとの差を
示す信号を決定する。この決定には、エンジン稼動条件
での定常状態クリアランスとエンジン稼動条件に達する
前の定常状態クリアランスとの差から得られる瞬間的な
差を用いるので効果的であり、ロータと、ブレードと、
ケースとの実際の温度や定常状態温度の計測を要しな
い。熱的条件下での瞬間クリアランスとエンジン稼動条
件での定常状態クリアランスとの差を示す信号は、種々
の補助工程に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】米国政府は、空軍契約Ｆ３３
６５７−９１−Ｃ−０００７に従って、本発明に関する
権利を有する。
【０００２】本発明は、発明の名称、“ガスタービンエ
ンジン中のクリアランスの制御方法及び装置”であり、
代理人管理番号がＦ−８０４１の米国特許出願に開示さ
れ、及び／又は請求の範囲に記載されたものを含むもの
である。
【０００３】本発明は、ガスタービンエンジン中のロー
タアッセンブリとケースの間のクリアランスの制御と補
償に関し、より詳細には熱的非平衡状態におけるクリア
ランスの制御と補償に関する。
【０００４】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、多数のロータ
アッセンブリを有する。各ロータアッセンブリは、複数
の回転ブレードを有する複数のロータステージを有す
る。ブレードは、ケースに取り囲まれている。これらの
ブレードとケースの間は、クリアランスにより分離され
ている。ブレードとケースの間のクリアランスは、エン
ジン性能を左右する大きな要因である。クリアランスが
狭すぎるとブレードとケースとの間に摩擦が起こり、エ
ンジン効率が低下しエンジンの寿命が短くなる。クリア
ランスが広すぎるとエンジン効率が低下し、また圧縮機
内では圧縮機の失速につながる。
【０００５】クリアランスを制御するために、または広
すぎたり狭すぎたりするようなクリアランスを補償する
ために、このクリアランスの大きさを決定できることが
望ましい。現在、エンジン稼動時の定常状態クリアラン
ス、すなわちロータと、ブレードと、ケースとが熱平衡
状態にある場合に存在するクリアランスを適切に決定す
る方法がいくつか存在する。しかし、ある種のガスター
ビンエンジンは、広い範囲の稼動条件で使用される。所
定の稼動条件から別の稼動条件へ移る際には、ロータ
と、ブレードと、ケースとに熱非平衡条件を生じさせ
る。熱非平衡条件でのクリアランスは、エンジン稼動時
の定常状態クリアランスより非常に広かったり非常に狭
くなったりしうる。この差は、ロータと、ブレードと、
ケースとがエンジン稼動時の熱平衡状態に達するまで続
くことになる。従って、熱非平衡条件においてもクリア
ランスを決定できるような方法が必要とされる。
【０００６】米国特許第５，０１２，４２０号は、ター
ビンケースとタービンロータの間の瞬間クリアランスを
温度に基づいて算出するシステムを開示している。ケー
シングとロータの定常状態での各温度は、選択された温
度・圧力・回転速度といったその時点でのエンジン稼動
条件に基づいて算定される。瞬間温度は定常状態温度の
変化に基づいて算定される。このシステムは、定常状態
と非定常状態での瞬間クリアランスを算出する。しかし
ながら、ケーシングとロータの定常状態温度と瞬間温度
を算定することになるため、このシステムは複雑とな
り、特定のガスタービンエンジンには適用が困難であ
る。
【０００７】米国特許第５，１６５，８４５号は、重要
な圧縮ステージの熱膨張を調和させて、加速中のブレー
ドと、ケースとのクリアランスの一時的な膨張を調和さ
せることによって、失速のマージンを制御するシステム
について開示している。このシステムは、ロータと、ブ
レードと、ケースとの定常状態温度や瞬間温度の算定を
必要としない。しかし、拡大するブレードとケースとの
間のクリアランスの調和は、加速前の定常状態クリアラ
ンスと加速後の定常状態クリアランスとの差から生じる
一時的な差について考慮したものではない。結果、この
システムは、所定のタイプのガスタービンエンジンから
別のタイプのガスタービンエンジンに適合させるのが困
難である。さらにこのシステムでは、ロータと、ブレー
ドと、ケースとの熱膨張特性についての適用性が限られ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
タアッセンブリ及びケースの瞬間温度や予想される定常
状態温度を決定する必要なく、エンジン稼動条件での瞬
間クリアランスと定常状態クリアランスの差を決定する
方法と装置を提供することにあり、この際、エンジン稼
動条件での定常状態クリアランスとエンジン稼動条件に
達するまでの定常状態クリアランスとの差のために生じ
る一時的な差に関する効果も含むものである。
【０００９】本発明は、部分的には、エンジン稼動条件
での瞬間クリアランスと定常状態クリアランスの差は、
エンジン稼動条件での定常状態クリアランスとエンジン
稼動条件に達するまでの定常状態クリアランスとの差の
ために生じる一時的な差に関しての効果を含むようにす
るためには、ロータアッセンブリとケースの瞬間温度や
予期される定常状態温度を決定する必要なく、エンジン
稼動条件と、それによって決定される熱的条件とを指定
することによって決定される、という認識の上に成り立
っている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、クリア
ランスによって分離されたロータアッセンブリと、ケー
スとを有するガスタービンエンジンに用いる方法と装置
は、エンジン稼動条件を示す信号を受け取り、それに応
じてロータアッセンブリと、ケースとの熱的条件を示す
信号を与え、上述の各信号に応じて熱的条件での瞬間ク
リアランスとエンジン稼動条件での定常状態クリアラン
スとの差を示す信号を与える。
【００１１】本発明は、エンジン稼動条件を示す信号に
基づき、瞬間クリアランスと定常状態クリアランスとの
差を決定する。この決定には、エンジン稼動条件の定常
状態クリアランスとそれ以前の定常状態クリアランスの
差によって生じる一時的な差に関する効果を含むもので
ある。しかしながら本発明は、ロータアッセンブリ及び
ケースの実際の温度や定常状態温度の計算を必要としな
い。このため本発明は、適切な正確さを保ちつつ、種々
のタイプのガスタービンエンジンに適用可能とされる。
詳細な実施例においては、本発明は、ロータと、ブレー
ドと、ケースの構造及び／又は材質に関する特徴を含
む、ロータと、ブレードと、ケースの熱膨張を示すこと
を可能とする。上述した詳細な実施例では、本発明は、
エンジンテスト中の瞬間クリアランスの計測に基づい
て、エンジンに微妙に適合させることができるという柔
軟性を与えることができる。エンジン稼動条件を示す信
号は、作動媒体ガスの温度を示すものであってもよい。
本発明は、クリアランスの制御及び／または非常に広い
クリアランスや非常に狭いクリアランスの補償するため
に使用することができる。本発明の上述の目低及びその
他の目的並びに特徴、効果は、後述の詳細な説明と図面
と請求の範囲によって明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明を、図１に示すタイプのガ
スタービンエンジンに使用する実施例について開示す
る。図１を参照すると、ガスタービンエンジン２０は、
長手軸３０に沿って外側エンジンケース３２の中に収容
されたファン領域２２と、圧縮領域２４と、燃焼領域２
６と、タービン領域２８とを備えている。ガスタービン
エンジン２０は、作動媒体ガスが流れる流路３４を有す
る。ガスの流路３４は、エンジン２０の各領域を通って
延ばされている。
【００１３】圧縮領域２４は、ケース４４の中に設けら
れたロータアッセンブリ４０とステータアッセンブリ４
２とを有している。圧縮領域２４の一部断面図である図
２において、ロータアッセンブリ４０は、ロータステー
ジ４６と、ロータステージ４８とにより示されるよう
に、複数のロータステージを有する。ステータアッセン
ブリ４２には、ロータステージ４６，４８の間に交互に
配置されたベーンステージ５０として示す複数のベーン
ステージが設けられている。各ロータステージは、ロー
タ５２と、ブレード５４とを有する。ロータ５２は、デ
ィスク５６（図１）と、リム５８とを備えている。ブレ
ード５４は、リム５８を中心として周方向に配置されて
いると共に、リム５８へと取り付けられている。ブレー
ド５４及びケース４４は、離間して設けられていて、ク
リアランス６０を画成している。ディスク５６及びリム
５８は、ニッケル合金材料から形成されていても良い。
ブレード５４は、チタン又はニッケル合金材料から形成
されていても良い。ケース４４は、チタン又はニッケル
合金材料から形成されていても良い。
【００１４】ベーンステージ５０はそれぞれ、ベーン６
２に示されるような複数の可変ベーンを有し、ブレード
５４への空気流を制御している。ベーンステージ５０の
ベーン６２は、制御アーム６４として示される制御アー
ムによって駆動されている。米国特許第４，９９５，７
８６号には、本発明のベーン６２及び制御アーム６４に
類似のベーンと、ベーンを動かす制御アームとが開示さ
れている。制御アーム６４は、ステータアッセンブリア
クチュエータ６６（図１）によって駆動される。
【００１５】図１を参照すると、ガスタービンエンジン
２０は、その一部が第１の燃料ライン７０と、第２の燃
料ライン７２と、燃料コントロールバルブ７４とで示さ
れる燃料システムから燃料が送られる。第１の燃料ライ
ン７０は、燃料供給源（図示せず）から燃料コントロー
ルバルブ７４へと連結されている。第２の燃料ライン７
２は、燃料コントロールバルブ７４からガスタービンエ
ンジン２０の燃焼領域２６へと連結されている。燃料コ
ントロールバルブ７４は、燃料がエンジン２０に流入す
る速度を調節する。
【００１６】エンジンコントローラ８０は、インプット
／アウトプット（Ｉ／Ｏ）部分８２と、処理部分８４
と、バス部分８６とを備えており、バス部分８６は、接
続部８８でエンジンコントローラ８０の他の各部分へと
接続されている。処理部分８４は、ＣＰＵ部分９０と、
メモリ部分９２とを有している。処理プロセッサはさら
に、メモリ部分９２に記録されたプログラムを有してい
る。プログラムは、ＣＰＵ部分９０で実行される一連の
指令やステップを有するソフトウェア又はファームウェ
ア中の一連のモジュールを有している。このプログラム
については、後述の図６においてさらに詳細に説明す
る。
【００１７】エンジンコントローラ８０は、ガスタービ
ンエンジン２０の種々のセンサからの信号を受け取る。
温度センサ９４は、信号ライン９６上で、圧縮機２４の
下流端での作動媒体ガスの温度を示す信号Ｔ3inを供給
する。圧力センサ９８は、信号ライン１００上で、燃焼
領域２６の静圧力を示す信号ＰＢinを与える。速度セン
サ１０２は、信号ライン１０４上で、ロータアッセンブ
リ４０の回転速度を示す信号Ｎ２を与える。
【００１８】エンジンコントローラ８０は、信号ライン
１０６を介して燃料コントロールバルブ７４に制御信号
を与える。この制御信号は、ガスタービンエンジン２０
への燃料流の所望する速度を示す。エンジンコントロー
ラ８０は、さらに信号ライン１０８を介して、ステータ
アッセンブリアクチュエータ６６へ制御信号を供給す
る。この制御信号は、ステータアッセンブリ４２のベー
ン６２について所望する位置を指示する。
【００１９】ロータアッセンブリ４０とケース４４との
間のクリアランス６０（図２）は、ロータアッセンブリ
４０の温度と、ケース４４の温度とに依存する。ロータ
アッセンブリ４０の温度及びケース４４の温度が上昇す
ると、ロータアッセンブリ４０及びケース４４は、径方
向へと膨張する。ロータアッセンブリ４０の径方向の膨
張は、クリアランス６０を減少させる。ケース４４が径
方向に膨張すると、クリアランス６０が拡大することに
なる。
【００２０】ロータアッセンブリ４０及びケース４４の
定常状態温度は、作動媒体ガスの定常状態温度に依存
し、作動媒体ガスの定常状態温度は、エンジン稼動条件
に依存する。ロータアッセンブリ４０と、ケース４４と
がそれぞれエンジン稼動条件における定常状態温度にあ
る場合、すなわちエンジン稼動条件での熱平衡条件にあ
る場合に予想されるクリアランス６０を、本発明ではエ
ンジン稼動条件での定常状態クリアランスとする。ロー
タアッセンブリ４０と、ケース４４とが熱平衡条件にな
い限り、瞬間クリアランス６０（図２）と定常状態クリ
アランスには差が生じる。
【００２１】図３を参照すると、グラフ１２０にはエン
ジンパワーがアイドリング稼働条件からエンジン一部稼
動条件に急速に移行する前と、その間と、その後のエン
ジンパラメータを示す４つのカーブが示されている。第
１のカーブ１２２は、速度信号Ｎ２の大きさを示す。第
２のカーブ１２４は、瞬間クリアランス６０（図２）の
大きさを示す。第３のカーブ１２６は、定常状態クリア
ランスを示す。第４のカーブ１２８は、瞬間クリアラン
ス（第２のカーブ１２４）と定常状態クリアランス（第
３のカーブ１２６）との差を示す。初期区間Ｔ0では、
エンジンは、アイドリング条件にあり、ロータアッセン
ブリ４０と、ケース４４とは、熱平衡状態にある。この
区間中、瞬間クリアランスは定常状態クリアランスと等
しい。区間Ｔ1では、エンジンパワーは、アイドリング
エンジン稼働条件からエンジン一部稼動条件へと急速に
増加する。この増加により、ロータアッセンブリ４０の
回転速度が上昇し（第１のカーブ１２２に示されてい
る）、ロータアッセンブリ４０が径方向へと膨張し、そ
の結果、瞬間クリアランスと定常状態クリアランスとが
減少する（それぞれ第２のカーブ１２４と第３のカーブ
１２６に示されている）。加えて、エンジンパワーの増
加は、作動媒体ガスの温度上昇を生じさせ、ロータアッ
センブリ４０及びケース４４の定常状態温度が上昇す
る。定常状態温度の上昇は、ロータアッセンブリの定常
状態熱膨張及びケースの定常状態熱膨張を生じさせる。
ロータアッセンブリ４０の定常状態熱膨張と、ケース４
４の定常状態熱膨張の適合しないことにより、定常状態
クリアランス（第３のカーブ１２６に示される）がエン
ジンアイドリング稼働条件での定常状態クリアランスに
比べて減少する。瞬間クリアランス（第２のカーブ１２
４に示される）がロータアッセンブリ４０及びケース４
４の温度を反映するため、またロータアッセンブリ及び
ケースの温度が瞬時には変わらないため、差（第４のカ
ーブ１２８に示される）は、瞬間クリアランスと定常状
態クリアランスの間で大きくなる。区間Ｔ2では、エン
ジンパワーは、エンジン一部稼動状態において一定に維
持される。作動媒体ガスの温度は、数秒で定常状態に達
する。ロータアッセンブリ４０の温度と、ケース４４の
温度とは、最終的にＴ3で定常状態に達し、瞬間クリア
ランスが再び定常状態クリアランスと等しくなる。
【００２２】瞬間クリアランスと定常状態クリアランス
との差を、さらに以下のように説明する。Ｔ1区間で
は、ロータ５２及びケース４４が熱量的に安定するのに
非常に時間がかかるという事実により、瞬間クリアラン
スと定常状態クリアランスとの差は、主としてロータ５
２の定常状態熱膨張とケース４４の定常状態熱膨張の不
適合性に関連する。この差は、ある程度ブレードの熱時
定数と熱膨張にも関連する。ブレードは、ロータアッセ
ンブリ４０の熱膨張の大きな誘因とはならないが、ブレ
ードは、エンジン稼動条件の急速な移行中にロータアッ
センブリ４０が熱膨張するには充分な程度で急速に熱さ
れ、冷却される。Ｔ2区間中については、Ｔ2区間の最初
の５秒〜１０秒の瞬間クリアランス６０と定常状態クリ
アランスとの差は主に、ブレードの熱時定数と熱膨張の
作用によるものである。この５秒〜１０秒の間の瞬間ク
リアランスと定常状態クリアランスとの差は、より僅か
な程度にケース４４の加熱開始に伴う、その熱時定数と
熱膨張に依存する。それに続く３０〜１２０秒での瞬間
クリアランスと定常状態クリアランスとの差は、主とし
て、ロータ５２の定常状態熱膨張とケース４４の定常状
態熱膨張の不適合性と同様に、ケース４４の熱時定数及
びロータ５２の熱定時数の不適合性によって生じる。こ
れは、ロータ５２とケース４４が異なったレートで加熱
されるからであり、また上述したようにロータ５２と、
ケース４４とが互いに同じようには膨張しないからであ
る。最後の２００〜５００秒までは、ブレード及びケー
ス４４は、既にそれぞれの定常状態温度と定常状態熱膨
張にある（つまり完全に加熱され熱膨張している）の
で、この時間における瞬間クリアランスと定常状態クリ
アランスとの差は、ロータ５２の熱定時数と熱膨張に依
存する。
【００２３】瞬間クリアランス６０と定常状態クリアラ
ンスとの差は、ロータアッセンブリ４０と、ケース４４
との定常状態温度や瞬間温度を計算する必要なく決定で
きるとされてきた。この影響は、後述する点から本発明
の最適の実施例がエンジン稼動条件を示す信号を受け取
るものであることが理解されよう。この信号は、関係す
るロータと、ブレードと、ケースとに近接する作動媒体
ガス温度の信号であることが好ましい。作動媒体ガスの
温度は、エンジン稼動条件でのロータ５２と、ブレード
５４と、ケース４４とのそれぞれの定常状態熱的条件を
示すのに用いられる。作動媒体ガスの温度はさらに、ロ
ータ５２と、ブレード５４と、ケース４４との熱的条件
を示す信号を与えるために用いられる。ロータと、ブレ
ードと、ケースとの熱膨張係数を示す信号は、ロータ
と、ブレードと、ケースとの熱膨張の熱的条件と定常状
態熱的条件に関連する。瞬間クリアランスと定常状態ク
リアランスとの差は、所定の熱的条件でのロータとブレ
ードとケースの熱膨張と、定常状態熱的条件でのロータ
とブレードとケースの熱膨張に依存して決定される。
【００２４】図４を参照すると、エンジンコントローラ
８０の一部の機能ブロック図が示されており、エンジン
コントローラ８０は、圧縮領域２４のロータステージ
（図１）の３つのリア側（すなわち最下流部）での瞬間
クリアランス６０と定常状態クリアランスとの差を決定
する部分１３０を有する。この部分は、加えて、制御動
作を開始して定常状態クリアランスより非常に大きい、
又は非常に小さい瞬間クリアランス６０を補償する。Ｔ
３信号で示される圧縮領域２４の下流側端での作動媒体
ガス温度を、例示作動媒体ガス温度として選択する。上
述のように、例示作動媒体ガス温度は、エンジン稼動条
件の定常状態（すなわち熱平衡）でのロータと、ブレー
ドと、ケースとの熱的条件を示すものである。
【００２５】上述の部分には、エンジンコントローラ８
０のＩ／Ｏ部８２にアナログからディジタルへのコンバ
ーター（ＡＤＣ）回路１３２が接続されている。ＡＤＣ
回路１３２は、信号ライン９６のＴ３inと信号ライン１
００のＰＢin信号を受け取る。ＡＤＣ回路１３２は、ア
ナログ信号からディジタル信号への変換を行い、Ｔ３ in
信号の大きさを示したディジタル信号Ｔ３を与える。Ａ
ＤＣ回路１３２は、さらにアナログ信号からディジタル
信号への変換を行い、ＰＢin信号の大きさを示したディ
ジタル信号ＰＢを提供する。アナログ信号からディジタ
ル信号への変換は、実質的に周期的なレート、例えば１
信号１秒当り２０変換で行われるのが好ましい。
【００２６】Ｔ３信号及びＰＢ信号は、信号ライン１３
４と１３６とを介してエンジンコントローラ８０の処理
プログラム部８４中に記録され、実行されるプログラム
１４０部の一部となり、熱遅延モジュール１３８へと送
られる。ロータと、ブレードと、ケースとの熱的条件に
それぞれ対応する熱遅延モジュールには、それぞれロー
タ５２と、ブレード５４と、ケース４４の熱時定数を示
すτROTOR信号１４２と、τBLADE信号１４４と、τCASE
信号１４６とが与えられる。しかしながら、ロータ５２
と、ブレード５４と、ケース４４との加熱及び冷却の速
度は、燃焼領域２８中の圧力に依存することが知られて
いる。このため、種々の燃焼領域圧力での熱時定数を補
償するために、熱遅延モジュールは、ＰＢ信号と、ＰＢ
ref信号１４８との関数として、下記の式１によって算
出される大きさの熱時定数換算係数信号Ｒを与える。
【００２７】
【数１】
【００２８】式１中、指数値は０．５である必要はな
く、典型的には０．４〜０．６の範囲内で経験的に決定
される。
【００２９】図６について後述される方法においては、
熱遅延モジュールは、それぞれロータ５２と、ブレード
５４と、ケース４４との温度条件を示す３つの信号、Ｔ
ROTO Rと、ＴBLADEと、ＴCASEとを与える。ここで図５を
参照すると、グラフ１５０には、Ｔ３と、ＴROTORと、
ＴBLADEと、ＴCASEとに対応する４つのカーブが示され
ている。カーブＴ３は、図３のエンジンがアイドリング
状態から一部稼動状態に急速に移行する前と、その間
と、その後におけるＴ３の大きさを示す。カーブＴ
ROTORと、ＴBLADEと、ＴCASEとは、それぞれカーブＴ３
に示される信号Ｔ３の大きさに応じて熱遅延モジュール
が与える信号ＴROTORと、ＴBLADEと、ＴCASEとの大きさ
を示すものである。エンジン稼動条件が一定であれば、
信号ＴROTORと、ＴBLADEと、ＴCASEとの大きさは、実質
的にそれぞれＴ３信号の大きさと等しいので、ロータ
と、ブレードと、ケースとは、定常条件熱状態にある
（すなわち熱的に安定している）ことを示すことに留意
されたい。
【００３０】信号Ｔ３と、信号ＴROTORと、信号ＴBLADE
と、信号ＴCASEとは、熱上昇モジュール１６０に送られ
る。熱上昇モジュール１６０は、信号ＧＡＩＮROTOR１
６２，ＧＡＩＮBLADE１６４，ＧＡＩＮCASE１６６を用
いる。これらの信号は、それぞれロータ５２と、ブレー
ド５４と、ケース４４との熱膨張係数を示している。特
にＧＡＩＮROTOR信号１６２と、ＧＡＩＮBLADE信号１６
４と、ＧＡＩＮCASE信号１６６とは、それぞれＴROTOR
と、ＴBLADEと、ＴCASEの熱膨張の信号Ｔ３と、ＴROTOR
と、ＴBLADEと、ＴCASEとにより示される熱的状態に関
連する。ＧＡＩＮ ROTOR信号１６２と、ＧＡＩＮBLADE信
号１６４と、ＧＡＩＮCASE信号１６６とは、ロータ５２
と、ブレードと、ケース４４との構造及び／又は材料に
関しての特性を含むものであり、ロータ５２と、ブレー
ドと、ケース４４との熱膨張特性を充分正確に示すよう
にすることが好ましい。
【００３１】熱上昇モジュールは、信号ＴROTORと、Ｔ
BLADEと、ＴCASEとにより示される熱的条件での瞬間ク
リアランス６０と、エンジン稼動条件での定常状態クリ
アランスとの差を示すクリアランス過渡オーバーシュー
ト信号とを与える。上述のように、定常状態クリアラン
スは、ロータ５２と、ブレード５４と、ケース４４とが
エンジン稼動条件での定常状態温度にある場合に予想さ
れるクリアランスである。上述のように、エンジン稼動
条件での定常状態温度にあるロータと、ブレードと、ケ
ースとの熱的条件は、信号Ｔ３の大きさで示される。ク
リアランスの過渡オーバーシュート信号は下記の式２に
よって算定される。
【００３２】
【数２】
【００３３】上式中、ＧＡＩＮROTOR（Ｔ３−ＴROTOR）
は、定常状態のロータ５２の熱膨張と信号ＴROTORで示
される熱的条件でのロータ５２の熱膨張との差を示す。
ＧＡＩＮBLADE（Ｔ３−ＴBLADE）は、定常状態のブレー
ド５４の熱膨張と信号ＴBLADEで示される熱的条件での
ブレード５４の熱膨張との差を示す。ＧＡＩＮCASE（Ｔ
３−ＴCASE）は、定常状態のケース４４の熱膨張と信号
ＴCASEで示される熱的条件でのケース４４の熱膨張との
差を示す。
【００３４】クリアランス過渡オーバーシュート信号
は、信号ライン１６８を介して、様々な補助工程に提供
することができる。例えば、第１の補助工程１７０は、
クリアランス過渡オーバーシュート信号を受け取って、
信号、Δ燃料を与える。Δ燃料信号は、加算器１７２に
供給され、Δ燃料信号と指定燃料流量信号１７４とを加
算して、信号ライン１７６に補助工程燃料流量信号を与
える。クリアランス過渡オーバーシュート信号が大きく
プラスの大きさを有する場合には、Δ燃料信号は、エン
ジン加速を低減させる効果を生じさせる大きさとなる。
【００３５】第２の補助工程１８０では、クリアランス
過渡オーバーシュート信号を受け取り、信号Δエアフロ
ーを与える。Δエアフロー信号は、加算器１８２に与え
られ、加算器１８２は、Δエアフロー信号と、スケジュ
ールエアフロー信号１８４とを加算して、信号ライン１
８６に補助スケジュールエアフロー信号を与える。クリ
アランス過渡オーバーシュート信号が大きく正の場合に
は、Δエアフロー信号は、スケジュールエアフローを減
少させる大きさとなる。稼動中、エンジンコントローラ
８０は、流量コントロールバルブに、スケジュールエア
フローを与えるような燃料流入速度を与えるように指令
する。従って、クリアランス過渡オーバーシュートが大
きい場合にスケジュールエアフローを減少させること
は、エンジンコントローラがこの状況では高すぎるよう
なエアフローとしてしまうような過度の燃料流入速度を
指令してしまう可能性を低減させる。過度の燃料流入速
度は、エンジン内部の温度を過度に高めてしまうことに
なる。このため、第２の補助工程１８０は、エンジン温
度が過度に高くさせないように熱非平衡状態での推力を
制限する効果を有する。信号ライン１７６の信号及び信
号ライン１８６の信号は、燃料コントロールバルブ位置
制御モジュール１８７に供給され、この燃料コントロー
ルバルブ位置制御モジュール１８７は、所望する燃料流
入速度を示す信号を、信号ライン１８８に与える。信号
ライン１８８の信号は、エンジンコントローラ８０のＩ
／Ｏ部分８２内にある信号コンディショニング回路１８
９に送られる。この信号コンディショニング回路１８９
は、信号ライン１０６を通して燃料制御バルブ７４（図
１）へと送られる制御信号を与える。
【００３６】第３の補助工程１９０は、クリアランス過
渡オーバーシュート信号を受け取り、信号Δ1ＣＶＶを
与える。Δ1ＣＶＶ信号は、加算器１９２に送られ、加
算器１９２は、Δ1ＣＶＶをスケジュール圧縮機可変ベ
ーン（ＣＶＶ）制御信号１９４に加えて信号ライン１９
５に信号を与える。クリアランス過渡オーバーシュート
信号が大きい場合には、Δ1ＣＶＶ信号は、可変ベーン
を閉じる程度の大きさとなる。第４の補助工程１９６
は、クリアランス過渡オーバーシュート信号を受け取
り、信号Δ2ＣＶＶを与える。Δ2ＣＶＶ信号は、加算器
１９７に供給され、加算器１９７は、Δ2ＣＶＶを信号
ライン１９５の信号に加え、信号ライン１９８に補助工
程ＣＶＶ制御信号を与える。クリアランス過渡オーバー
シュート信号が磨損を生じさせてしまう程度に負の大き
さを有する場合には、Δ2ＣＶＶ信号は、可変ベーンを
開かせる大きさとされ、ロータアッセンブリ４０の回転
速度を低下させてクリアランス６０を大きくする。信号
ライン１９８の信号は、ステータ位置制御モジュール１
９９Ａに供給され、ステータ位置制御モジュール１９９
Ａは、ステータアッセンブリ４２（図１，２）のベーン
６２（図２）の所望する位置を示す信号を、信号ライン
１９９Ｂへと与える。信号コンディショニング回路１８
９は、信号ライン１９９Ｂにエンジンコントローラ８０
のＩ／Ｏ部分８２内に配置される。この信号コンディシ
ョニング１８９回路は、信号ライン１０８を通してステ
ータアッセンブリアクチュエータ６６（図１）に供給さ
れる制御信号を与える。
【００３７】図６を参照すると、フローチャート２００
は、クリアランス過渡オーバーシュート信号を与えるプ
ログラム１４０の領域でのステップを示している。クリ
アランス過渡オーバーシュート信号は、プログラム１４
０の実行によって増分毎になされ、プログラムが実質的
に一定の速度で実行されるようにすることが好ましい。
この速度は、必要とされる精度と、利用可能な計算時間
に基づき、約２０Ｈｚとすることができる。最初のステ
ップ２０２において、処理プログラムは、その時点の時
間とそれ以前の時間との差ｔprev.に等しい大きさのΔ
ｔ信号を与える。ステップ２０４においては、先行時間
ｔprev.は、その時点での時間ｔの大きさに等しく更新
されている。ステップ２０６においては、プロセッサ
は、式１に従って、熱時間一定スケーリング因子信号Ｒ
の大きさを算出する。
【００３８】ステップ２０８においては、プロセッサ
は、式（３），（４），（５）にしたがって、Ｔ
prevROTOR信号と、ＴprevBLADE信号と、ＴprevCASE信号
とを与える。式中ＴprevROTORと、ＴprevBLADEと、Ｔ
prevCASEとは、それぞれＴROTER信号と、ＴBLADE信号
と、ＴCASE信号との先行値を示す。
【００３９】
【数３】
【００４０】
【数４】
【００４１】
【数５】
【００４２】式（３），（４），（５）により１次の遅
延が与えられる。１次の遅延は、複雑さを最小限に抑え
るためには好ましい。しかしながら、信号ＴROTORと、
ＴBLADEと、ＴCASEとを与えるために、いかなる次数又
はいかなる次数のリード(lead)や、それらの組み合わせ
た関数を挙げることができるが、これらに限定されるも
のではない。ステップ２１０において、信号Ｔ
prevROTERと、ＴprevBLADEと、Ｔpr evCASEの大きさは更
新される。
【００４３】ステップ２１２においてプロセッサは、式
２によりクリアランス過渡オーバーシュート信号の大き
さを決定する。ステップ２１４において、プロセッサ
は、図５で説明した補助工程に従い、Δ燃料と、Δエア
フローと、ΔＣＶＶ1と、ΔＣＶＶ2とを与える。ステッ
プ２１６において、プロセッサは、スケジュール制御信
号にΔ燃料と、Δエアフローと、ΔＣＶＶ1と、ΔＣＶ
Ｖ2とを加えて図５で説明した補助工程制御信号を与え
る。
【００４４】図７を参照すると、グラフ２２０には、ク
リアランス過渡オーバーシュート信号の大きさを示す第
１のカーブ２２２と、図３で説明したエンジンがアイド
リング条件から一部稼動条件に急速に移行する間の一連
のレーザープローブによって測定される瞬間クリアラン
ス６０を示すカーブ２２４とが示されている。２つのカ
ーブの精密な一致は、クリアランス過渡オーバーシュー
ト信号のエンジン稼動条件での定常状態クリアランスと
それに先立つエンジン稼動条件での定常状態クリアラン
スの差によって生じる一時的な差についての効果も含む
正確さを示すものである。
【００４５】図８を参照すると別の実施例２３０が示さ
れており、熱上昇モジュール１６０は３つの伝達機能、
それぞれＧＲＯＷＴＨROTER伝達機能２３２、ＧＲＯＷ
ＴＨB LADE伝達機能２３４、ＧＲＯＷＴＨCASE伝達機能
２３６を示す信号を有している。これらの伝達機能はそ
れぞれ、ロータ５２と、ブレード５４と、ケース４４と
の熱膨張係数を示す。特にＧＲＯＷＴＨROTER伝達機能
２３２と、ＧＲＯＷＴＨB LADE伝達機能２３４と、ＧＲ
ＯＷＴＨCASE伝達機能２３６とは、それぞれＴROTE R、
ＴBLADE、ＴCASEの熱膨張信号であるＴ３、ＴROTER、Ｔ
BLADE、ＴCASE信号に示される熱的条件に依存するもの
である。各伝達機能ＧＲＯＷＴＨROTERと、ＧＲＯＷＴ
ＨBLADEと、ＧＲＯＷＴＨCASEとは、ロータ５２と、ブ
レード５４と、ケース４４との構造及び／又は材料につ
いての特性を含むロータ５２と、ブレード５４と、ケー
ス４４との熱膨張の特性を充分正確に示すことが好まし
い。
【００４６】上述の各伝達機能は、熱的条件を示すイン
プットを受け取り、それに応じて熱的条件に伴う熱膨張
を示したアウトプットを与える。したがって、ＧＲＯＷ
ＴＨ ROTOR伝達機能２３２は、Ｔ３信号を受け取り、そ
れに応じてＴ３信号に示される熱的条件でのロータ５２
の熱膨張を示す信号ＧＲＯＷＴＨROTOR（Ｔ３）を与え
る。ＧＲＯＷＴＨROTOR伝達機能２３２は、さらにＴ
ROTOR信号を受け取り、それに応じてＴROTOR信号で示さ
れる熱的条件でのロータ５２の熱膨張を示す信号ＧＲＯ
ＷＴＨROTOR（ＴROTOR）を与える。ＧＲＯＷＴＨBLADE
伝達機能２３４は、Ｔ３信号を受け取り、それに応じて
Ｔ３信号に示される熱的条件でのブレード５４の熱膨張
を示した信号ＧＲＯＷＴＨBLADE（Ｔ３）を与える。Ｇ
ＲＯＷＴＨB LADE伝達機能２３４は、さらにＴBLADE信号
を受け取って、それに応じてＴBLADE信号で示される熱
的条件でのブレード５４の熱膨張を示す信号ＧＲＯＷＴ
ＨBLAD E（ＴBLADE）を与える。ＧＲＯＷＴＨCASE伝達機
能２３６は、Ｔ３信号を受け取り、それに応じてＴ３信
号に示される熱的条件でのケース４４の熱膨張を指示す
る信号ＧＲＯＷＴＨCASE（Ｔ３）を与える。ＧＲＯＷＴ
ＨCASE伝達機能２３６は、さらにＴCASE信号を受け取
り、それに応じてＴCASE信号で示される熱的条件でのケ
ース４４の熱膨張を指示する信号ＧＲＯＷＴＨCASE（Ｔ
CASE）を与える。
【００４７】各伝達機能ＧＲＯＷＴＨROTORと、ＧＲＯ
ＷＴＨBLADEと、ＧＲＯＷＴＨCASEとは、線形又は非線
形又はそれらの組み合わせの含むどのようなものであっ
てもよい。伝達機能は、ルックアップテーブル又は式又
はその他のいかなる好適な形態としてとして用いられて
も良い。
【００４８】熱上昇モジュール１６０は、クリアランス
過渡オーバーシュート信号を与える。クリアランス過渡
オーバーシュート信号は、ＴROTORと、ＴBLADEと、Ｔ
CASEとにより示される熱的条件での瞬間クリアランス６
０とエンジン稼動条件での定常状態クリアランスとの差
を示すものである。クリアランス過渡オーバーシュート
信号は、式６に従って与えられる大きさを有する。
【００４９】
【数６】
【００５０】上式中、ＧＲＯＷＴＨROTOR（Ｔ３）−Ｇ
ＲＯＷＴＨROTER（ＴROTER）は、定常状態でのロータ５
２の熱膨張とＴROTOR信号で示される熱的条件でのロー
タ５２の熱膨張の差を示す。ＧＲＯＷＴＨBLADE（Ｔ
３）−ＧＲＯＷＴＨBLADE（ＴBL ADE）は、定常状態での
ブレード５４の熱膨張とＴBLADE信号で示される熱的条
件でのブレード５４の熱膨張との差を示す。ＧＲＯＷＴ
ＨCASE（Ｔ３）−ＧＲＯＷＴＨCASE（ＴCASE）は、定常
状態でのケース４４の熱膨張とＴCASE信号で示される熱
的条件でのケース４４の熱膨張との差を示す。
【００５１】本発明は、種々のタイプのガスタービンエ
ンジンに適用が可能である。膨張の熱時定数と係数は個
々の実施例に依存する。解析及び／又は経験的なテスト
を好適な膨張の熱時定数と、係数とを決定するために用
いることもできる。本発明は、エンジンテスト中の瞬間
クリアランスの計測に基づいて、そのエンジンに適する
よう調整できる柔軟性を有する。好適な膨張係数の決定
は、以下のようにして行われる。まず、熱膨張係数決定
のための例示作動媒体ガス温度として用いられるエンジ
ン温度（すなわちＴ３）を選択する。例示作動媒体ガス
温度は、クリアランス過渡オーバーシュート信号を算出
するのに用いられるエンジン温度と同じくされることが
好ましい。ロータアッセンブリ４０と、ケース４４との
解析的熱モデルを用いて、膨張の熱定時数と係数との初
期見積もりを決定する。複数のエンジン加速／減速稼動
動作に対応する複数のテストを行う。これらの動作は、
種々の飛行条件での種々のエンジン初期稼動条件と、エ
ンジン最終稼動条件とを含まなければならず、熱平衡条
件にあるエンジンについて開始されなければならない。
例えば所定の動作では、ローパワーエンジン条件での熱
平衡状態で始まり、軍事用パワーエンジン条件へと急速
に移行（すなわちスナップ加速）する。各動作で、動作
の前と、その間と、その後における基準エンジン温度と
瞬間クリアランスのデータを収集する。データは、典型
的には、熱安定化の間の１０分間における連続した過渡
的データを含むものである。レーザープローブセンサ又
は容量センサを用いて、瞬間クリアランスのデータを収
集する。図３に示した点から実験データを分析すること
により、どの部品がいつどのような働きをしているかを
推定することができる。クリアランス過渡オーバーシュ
ートの予測値を算出し、プロットし、解析を行う。実験
データを予測値と比較する。比較の結果に基づき、クリ
アランス過渡オーバーシュート信号を与えるのに用いる
熱定時数と熱膨張係数とを調節して、実験データとクリ
アランス過渡オーバーシュート信号との間の偏差を最小
限とする。全ての動作について一つの解が最適でない場
合には、全ての又は最も重要な動作に最適な定数と、係
数とを選択することが必要である。これとは別に、定数
と係数を選択する特徴を動作に基づいて実時間的に取り
込むことも望ましい。
【００５２】熱膨張が基準エンジン温度変化の線形関数
であれば、膨張係数は、膨張を基準エンジン温度で除算
することにより簡単に算出できるが、本発明はこれに限
定されるわけではない。膨張が基準エンジン温度変化に
対して線形関数でなければ、平均値が用いられてもよ
く、これとは別に、基準エンジン温度における別の熱平
衡温度への膨張係数に関する伝達機能が用いられてもよ
い。伝達機能は、式であってもルックアップテーブルと
されていてもよい。
【００５３】本発明をこれまで熱膨張係数を有する種々
の実施例について説明してきたが、本発明はこれらに限
定されるものではない。例えば、別の実施例において
は、伝達機能ＧＲＯＷＴＨROTORと、ＧＲＯＷＴＨBLADE
と、ＧＲＯＷＴＨCASEとはそれぞれ、熱的条件を示す単
一のインプットを受け取って、それに応じて所定の熱的
条件での熱膨張と見積もられた熱的条件での熱膨張との
差を示したアウトプットを与えるようにされていてもよ
い。このタイプの伝達機能は、エンジン稼動条件での定
常状態熱的条件が予め定められる場合に適切である。
【００５４】さらに、当業者は、開示された実施例のプ
ロセッサがプログラムされたハードウェアを備える、す
なわちコンピュータによりソフトウェア中で処理される
ものとして説明したが、配線板上でハードウェア配置と
して結線されて製造されていても良く、又集積回路とさ
れていても良く、ファームウェアとそれらの組み合わせ
を含む、他の形状とされていても良いことは理解されよ
う。開示された実施例では、周期的にサンプリングされ
る信号を用いるディジタルシステムを用いるものとして
説明したが、本発明は、また連続した信号を有するアナ
ログシステムやディジタルシステムとアナログシステム
との組み合わせでも実施できることは理解されよう。
【００５５】本発明は３つのリア側圧縮ステージでのク
リアランス過渡オーバーシュートの決定について開示し
ているが、これに限定されるものではない。本発明は、
圧縮部及びタービン部のどちらへの使用にも適してお
り、それらのうち、いかなるステージに使用されてもよ
い。
【００５６】さらに、作動媒体ガス温度を示す信号を使
用する最適の態様について開示してはいるが、エンジン
稼動条件を示すどのような適切な信号が用いられてもよ
い。この信号は計測されたものでも、計算されたもので
あってもよい。例えば、例示作動媒介ガス温度は、計測
されたものでも計算されたものであってもよく、また他
のエンジンパラメータを基準に決定されてもよい。
【００５７】さらに本発明は、ロータの熱的条件と、ブ
レードの熱的条件と、ケースの熱的条件とを基準にした
瞬間クリアランスと定常状態クリアランスとの差を決定
する最適の態様について開示してはいるが、それに限定
されるものではない。決定は、ロータアッセンブリのど
のような数の熱的条件であっても、ケースのどのような
数の熱的条件を基準になされてもよい。本発明では、ロ
ータアッセンブリの少なくとも一つの熱的条件と、ケー
スの少なくとも一つの熱的条件が必要とされる。ロータ
アッセンブリの熱的条件の適切な数とケースの熱的条件
の適切な数は、各用途に応じたものとなる。熱的条件の
数は、典型的にはロータアッセンブリの構成部品とケー
スの構成部品の特性の点から見て所望の精度が得られる
ように選択される。例えば他の実施例では、ロータアッ
センブリについてのただ一つの熱的条件を用いて、又は
これとは別にロータアッセンブリの２つ以上の熱的条
件、例えばディスクの熱的条件、リムの熱的条件、ブレ
ードの熱的条件等を用いることもできる。
【００５８】同様に、本発明はロータの熱膨張係数と、
ブレードの熱膨張係数と、ケースとの熱膨張係数とに基
づく瞬間クリアランスと定常状態クリアランスとの差を
決定する最適の態様について開示してはいるが、これに
限定されるものではない。決定はロータアッセンブリの
いくつの熱膨張係数であっても、ケースのいくつのの熱
膨張係数に基づいてなされてもよい。本発明では、ロー
タアッセンブリの少なくとも一つの熱膨張係数と、ケー
スの少なくとも一つの熱膨張係数が必要とされる。ロー
タアッセンブリの熱膨張係数の適切な数とケースの熱膨
張係数の適切な数は、典型的には、それぞれロータアッ
センブリの熱的条件の数とケースの熱的条件の数に一致
するが、必ずしもそうでなくともよい。上述の熱的条件
の数については、熱膨張係数の数は典型的にはロータア
ッセンブリの構成部品と、ケースの構成部品との特性の
点から望ましい精度が得られるように選択される。
【００５９】これまで本発明を最適の態様について説明
してきたが、これらは本発明を制限するものではない。
上述した説明により当業者には、本発明の本質から離れ
ることなく、請求の範囲に記載された本発明の追加的な
実施例の他、最適の実施例への種々の改良を加えること
ができることは明らかであろう。したがって、請求の範
囲の記載は、本発明の本質の範囲となる上述の改良や実
施例を包含するものである。
【００６０】
【符号の説明】
２０…ガスタービンエンジン ２２…ファン領域 ２４…圧縮領域 ２６…燃焼領域 ３０…長手軸 ３４…流路 ４０…ロータアッセンブリ ４２…ステータアッセンブリ ４４…ケース ４６…ロータステージ ４８…ロータステージ ５０…ベーンステージ ５２…ロータ ５４…ブレード ５８…リム ６０…クリアランス
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービンエンジンを制御するエンジンコン
トローラーのブロック図を共に示したガスタービンエン
ジンの概略図である。
【図２】図１の２−２の方向から見た図１のガスタービ
ンエンジンの圧縮領域の部分拡大断面図である。
【図３】エンジンアイドリング条件からエンジン一部稼
動条件に急速に移行する前と、間と、その後における種
々のエンジンパラメーターの大きさを示したグラフであ
る。
【図４】クリアランス過渡オーバーシュート信号を調和
させるために用いる図１のエンジン制御装置の一部を示
した機能ブロック図である。
【図５】図４のエンジン制御部が図３の急速な移行の前
と、その間と、その後に与える信号の大きさを示したグ
ラフである。
【図６】図４のクリアランス過渡オーバーシュート信号
を与えるために用いる図１のエンジン制御装置のプログ
ラムの一部のステップのフローチャートである。
【図７】図４のクリアランス過渡オーバーシュート信号
の大きさと、図３の急速な移行の前と、その間と、その
後について、一連のレーザプローブによって計測される
クリアランスの大きさを示したグラフである。
【図８】図４のエンジン制御部の熱上昇モジュールの別
実施例を示した機能ブロック図である。
フロントページの続き (72)発明者 シエッド ジェイ．ハリッド アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビー チ ガーデンズ，フィル ストリート 11641

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータアッセンブリと、ケースとを備
    え、前記ロータアッセンブリは、ロータと該ロータを中
    心として周方向に離間して取り付けられた複数のブレー
    ドを有しており、該ブレードがクリアランスによりケー
    スから離間して設けられ、エンジン稼動条件を有すると
    共に該エンジン稼働条件を示した信号を与えるガスター
    ビンエンジンに使用する装置であって、該装置は、 前記エンジン稼動条件を指示する信号により前記ロータ
    アッセンブリの少なくとも一つの熱的条件を示す少なく
    とも一つの信号と、前記ケースの少なくとも一つの熱的
    条件を示す少なくとも一つの信号を与える第１の処理手
    段と、 前記エンジン稼動条件を指示する信号と、前記ロータア
    ッセンブリの少なくとも一つの熱的条件を示す少なくと
    も一つの信号と、前記ケースの少なくとも一つの熱的条
    件を示す少なくとも一つの信号により、前記ロータアッ
    センブリの少なくとも一つの熱的条件及び前記ケースの
    少なくとも一つの熱的条件における瞬間クリアランス
    と、前記エンジン稼動条件での前記ロータアッセンブリ
    と前記ケースの定常状態クリアランスの間の差を指示す
    る信号を与える第２の処理手段とを備えることを特徴と
    する装置。
  2. 【請求項２】 前記第２の処理手段はさらに、前記ロー
    タアッセンブリの少なくとも一つの熱膨張係数を示す少
    なくとも一つの信号と、前記ケースの少なくとも一つの
    熱膨張係数を示す少なくとも一つの信号とを与え、さら
    に瞬間クリアランスと定常状態クリアランスとの差を示
    すと共にその大きさが前記差の関数として決定される信
    号を与える手段とを備えることを特徴とする請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 第２の処理手段はさらに、前記エンジン
    稼動条件を示す信号の関数として前記ロータアッセンブ
    リの定常状態熱膨張と、前記ロータアッセンブリの少な
    くとも一つの熱膨張係数を示す少なくとも一つの信号と
    を決定するための手段と、前記エンジン稼動条件を示す
    信号の関数として前記ケースの定常状態熱膨張と、前記
    ケースの少なくとも一つの熱膨張係数を示す少なくとも
    一つの信号とを決定するための手段とを備えることを特
    徴とする請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記ロータアッセンブリの少なくとも一
    つの熱膨張係数を示す少なくとも一つの信号と前記ケー
    スの少なくとも一つの熱膨張係数を示す少なくとも一つ
    の信号のうち、少なくとも一つは、ルックアップテーブ
    ル又は式の一方で与えられることを特徴とする請求項３
    記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記エンジン稼動条件を示す信号は、前
    記エンジン条件での作動媒体ガスの温度を示す信号とさ
    れることを特徴とする請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第２の処理手段は、前記ロータアッ
    センブリが前記エンジン条件で熱平衡状態にある場合の
    前記エンジン稼動条件を示す信号の大きさと等しい大き
    さで前記ロータの少なくとも一つの熱的条件を示す少な
    くとも一つの信号を与える手段と、前記ケースが前記エ
    ンジン条件で熱平衡状態にある場合に前記エンジン稼動
    条件を示す信号の大きさと等しい大きさの前記ケースの
    少なくとも一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号
    を与える手段とを備えることを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 前記ロータアッセンブリの少なくとも一
    つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号は、前記ロー
    タの熱的条件を示す信号と、前記ブレードの熱的条件を
    示す信号とを含むことを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記エンジン稼動条件を指示する前記信
    号は、前記エンジン稼動条件での作動媒体ガスの温度を
    示す信号であり、前記第２の処理手段は、さらに前記エ
    ンジン稼動条件を示す信号と前記ロータアッセンブリの
    少なくとも一つの熱膨張係数を示す少なくとも一つの信
    号との関数として前記ロータの定常状態熱膨張を決定す
    るための手段と、前記エンジン稼動条件を示す信号と少
    なくとも１つの前記ケースの熱膨張係数を示す少なくと
    も１つの信号との関数として前記ケースの定常状態熱膨
    張を決定するための手段と、前記ロータが前記エンジン
    条件において熱平衡状態にある場合の前記エンジン稼動
    条件を示す信号の大きさと等しい大きさで前記ロータア
    ッセンブリの少なくとも一つの熱的条件を示す少なくと
    も一つの信号を与えるための手段と、前記ケースが前記
    エンジン稼働条件において熱平衡状態にある場合に、前
    記エンジン稼動条件を示す信号の大きさに等しい大きさ
    の前記ケースの少なくとも一つの熱的条件を示す少なく
    とも一つの信号を与えるための手段とを備えることを特
    徴とする請求項２記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ロータアッセンブリの少なくとも一
    つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号は、前記ロー
    タの熱的条件を示す信号と、前記ブレードの熱的条件を
    示す信号とを含むことを特徴とする請求項８記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 ロータアッセンブリとケースとを備
    え、前記ロータアッセンブリは、ロータと該ロータを中
    心として周方向に離間して取り付けられた複数のブレー
    ドとを有し、該ブレードがクリアランスによりケースか
    ら離間して設けられ、エンジン稼動条件を有すると共
    に、該エンジン稼働条件を示す信号を与えるガスタービ
    ンエンジンに用いる方法であって、該方法は、 前記エンジン稼動条件を指示する信号により前記ロータ
    アッセンブリの少なくとも一つの熱的条件を示す少なく
    とも一つの信号と、前記ケースの少なくとも一つの熱的
    条件を示す少なくとも一つの信号とを与えるステップ
    と、 前記ロータアッセンブリの少なくとも一つの熱的条件と
    前記ブレード及び前記ケースの少なくとも一つの熱的条
    件での瞬間クリアランスと、前記エンジン稼動条件での
    前記ロータと前記ケースの定常状態熱的条件におけるク
    リアランスとの差を示す信号を与えると共に、前記エン
    ジン条件を示す信号により前記ロータアッセンブリの少
    なくとも一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号
    と、前記ケースの少なくとも一つの熱的条件を示す少な
    くとも一つの信号とを与えるステップとを有することを
    特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 前記ロータアッセンブリの少なくとも
    一つの熱膨張係数を示す少なくとも一つの信号を与える
    と共に、前記ケースの少なくとも一つの熱膨張係数を示
    す少なくとも一つの信号を与え、前記瞬間クリアランス
    と前記定常状態クリアランスの差の関数として大きさが
    決定される前記差を示した信号を与えることを含むこと
    を特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記エンジン稼動条件を示す信号の関
    数として前記ロータアッセンブリの定常状態熱膨張と、
    前記ロータアッセンブリの少なくとも一つの熱膨張係数
    を示す少なくとも一つの信号とを決定し、前記エンジン
    稼動条件を示す信号の関数として前記ケースの定常状態
    熱膨張と、前記ケースの少なくとも一つの熱膨張係数を
    示す少なくとも一つの信号とを決定することを含むこと
    を特徴とする請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ロータアッセンブリの少なくとも
    一つの熱膨張係数を示す少なくとも一つの信号と前記ケ
    ースの少なくとも一つの熱膨張係数を示す少なくとも一
    つの信号のうち、少なくとも一つは、ルックアップテー
    ブル、又は式の一方で与えられることを特徴とする請求
    項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記エンジン稼動条件を示す信号は、
    前記エンジン条件での作動媒体ガスの温度を示す信号と
    されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記ロータアッセンブリが前記エンジ
    ン条件で熱平衡状態にある場合の前記エンジン稼動条件
    を示す信号の大きさと等しい大きさで前記ロータの少な
    くとも一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号を与
    えると共に、前記ケースが前記エンジン条件で熱平衡状
    態にある場合に前記エンジン稼動条件を示す信号の大き
    さと等しい大きさの前記ケースの少なくとも一つの熱的
    条件を示す少なくとも一つの信号を与えることを特徴と
    する請求項１０記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ロータアッセンブリの少なくとも
    一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号は、前記ロ
    ータの熱的条件を示す信号と、前記ブレードの熱的条件
    を示す信号とを含むことを特徴とする請求項１０記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記エンジン稼動条件を示す前記信号
    は、前記エンジン稼動条件での作動媒体ガスの温度を示
    す信号であり、さらに、前記エンジン稼動条件を示す信
    号と前記ロータアッセンブリの少なくとも一つの熱膨張
    係数を示す少なくとも一つの信号との関数として前記ロ
    ータの前記定常状態熱膨張を決定し、前記エンジン稼動
    条件を示す信号と少なくとも１つの前記ケースの熱膨張
    係数を示す少なくとも１つの信号との関数として前記ケ
    ースの定常状態熱膨張を決定し、前記ロータが前記エン
    ジン条件において熱平衡状態にある場合の前記エンジン
    稼動条件を示す信号の大きさと等しい大きさで前記ロー
    タアッセンブリの少なくとも一つの熱的条件を示す少な
    くとも一つの信号を与え、前記ケースが前記エンジン条
    件において熱平衡状態にある場合に、前記エンジン稼動
    条件を示す信号の大きさに等しい大きさの前記ケースの
    少なくとも一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号
    を与えることを特徴とする請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記ロータアッセンブリの少なくとも
    一つの熱的条件を示す少なくとも一つの信号は、前記ロ
    ータの熱的条件を示す信号と、前記ブレードの熱的条件
    を示す信号とを含むことを特徴とする請求項１７記載の
    方法。
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