JP2003056497A

JP2003056497A - エンジン用静翼

Info

Publication number: JP2003056497A
Application number: JP2001244500A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shimizu; 淳清水
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】全体として金属材料静翼よりも軽量でありな
がら、金属材料静翼と同等の耐エロージョン性を有し、
なおかつ、万が一の破損の際にも、交換修理が容易であ
るエンジン用静翼を提供する。【解決手段】静翼１の、少なくとも前縁端部１ａを含
む前縁側の一部を、金属材料からなる金属材料部２で構
成し、残余の部分は、前記金属材料部２に当接してかつ
高分子複合材料からなる複合材料部３で構成し、金属材
料部２の曲げ剛性を高めるために、それぞれの部材に凹
溝２ｂ・３ｂを形成し、これら凹溝に嵌合部材４を嵌合
させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機エンジンの
ファンや圧縮機に使用される静翼に係り、特に、その主
要部分を高分子複合材料で形成された静翼に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】航空機用エンジンに関しては、可能な限
り軽量化することが常に望まれており、そのような要望
に応える一手段として、金属材料に替えてＦＲＰ（繊維
強化樹脂材）などの高分子複合材料により形成された静
翼が実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な複合材料静翼は、金属材料静翼に対して、質量軽減が
図れる一方で耐エロージョン性が劣り、空気中に含まれ
る砂などにより発生する静翼前縁端部の摩耗により、使
用過程において頻繁に交換修理しなければならないとい
う問題があった。また、耐エロージョン性向上の方策と
して、少なくとも静翼の前縁端部を覆うように、ステン
レス等の金属薄板を貼付ける方法も知られているが、接
着剤の経時劣化により剥離が生じる場合がある。さら
に、接着の前処理にリン酸を使用する必要があるが法規
性があって実施が難しく、金属薄板の再貼付け修理も困
難であるという問題があった。

【０００４】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたもので、全体として金属材料静翼よりも軽量
でありながら、金属材料静翼と同等の耐エロージョン性
を有し、なおかつ、破損の際にも、交換修理が容易であ
るエンジン用静翼を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
エンジン用静翼において、少なくとも前縁端部を含む前
縁側の一部が金属材料からなる金属材料部で構成され、
残余の部分は、前記金属材料部に当接してかつ高分子複
合材料からなる複合材料部で構成されたことを特徴とす
る。

【０００６】この構成によれば、砂などによって最も摩
耗が起こり易い静翼の前縁端部が金属材料で形成されて
いるため、この部分を高分子複合材料で形成した場合と
比較して耐エロージョン性が向上する。なおかつ、静翼
の残余の部分は比重が金属よりも小さい高分子複合材料
で形成されているため、静翼全体としては、従来の金属
翼よりも軽量となる。さらに、万が一、金属材料部また
は複合材料部のいずれかが破損した場合、交換修理も容
易であり、破損した部材のみを交換すればよい。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のエ
ンジン用静翼において、前記金属材料部または前記複合
材料部のいずれか一方の当接面に翼スパン方向に向けて
凸条が形成され、他方の当接面には、同方向に向けて凹
溝が形成され、これら凸条と凹溝とが嵌合されているこ
とを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載のエ
ンジン用静翼において、前記金属材料部の当接面および
前記複合材料部の当接面の双方に、翼スパン方向に向け
て凹溝が形成され、前記各凹溝には別体に形成され嵌合
部材が嵌合されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明による静翼の一
実施形態を示す斜視図である。

【００１０】本実施形態において、静翼１は、翼のスパ
ン方向に平行な平面で大きく二分されて、金属材料部２
と複合材料部３とを有し、さらに、それらの間に嵌合部
材４が嵌合された構成となっている。なお、図１は、金
属材料部２と複合材料部３とが当接する直前の状態を示
している。

【００１１】金属材料部２は、金属材料から形成され、
翼の前縁端部１ａを含む前縁側の部分を構成するもので
ある。ここで使用される金属材料としては、比較的比重
が小さくて航空機の構造材料として用いられる、アルミ
ニウム、アルミニウム合金（２０２４系ＡＬ合金、７０
７５系ＡＬ合金など）、チタン合金（Ｔｉ６−ＡＬ４Ｖ
合金、Ｔｉ８−Ｍｎ合金）などが適している。金属材料
部２の後側は、複合材料部３との当接面２ａとなってい
る。当接面２ａの中央部には、翼のスパン方向に向け
て、上端面２ｃから下端面２ｄまで貫通する形で凹溝２
ｂが設けられている。

【００１２】一方、複合材料部３は、高分子複合材料か
ら形成され、翼の後縁端部１ｂを含んで残余の部分を構
成するものである。ここで使用される複合材料として
は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂材）などが好適である。複合
材料部２の前側は、金属材料部２との当接面３ａとなっ
ている。その輪郭は、金属材料部２の当接面２ａと完全
に一致させ、金属材料部２と当接した際に、表面に凹凸
が残らないようにする。当接面３ａの中央部には、翼の
スパン方向に向けて、上端面３ｃから下端面３ｄまで貫
通する形で凹溝３ｂが設けられている。この凹溝３ｂの
溝幅は、前記凹溝２ｂの溝幅と同一に形成されている。

【００１３】前記２つの凹溝２ｂ・３ｂには、嵌合部材
４が嵌合されて、金属材料部２と複合材料部３とが連結
される。嵌合部材４は金属板材から形成されるが、その
材料は、金属材料部２と同一でもよいし、異なる材料で
もよい。嵌合部材４の板厚は、凹溝２ｂ・３ｂとの間に
隙間を生じさせず、なおかつ凹溝２ｂ・３ｂと嵌合部材
４との嵌合・分離が容易であるように設定する。また、
その長さは、翼のスパンと同等とする。すなわち、凹溝
２ｂ・３ｂの長さともほぼ一致する。一方、その幅は、
凹溝２ｂと凹溝３ｂとで形成される空間部に合わせて決
定する。

【００１４】次に、以上の構成の静翼１を航空機用エン
ジンへ取付ける方法について説明する。図２は、取付け
方法を示す斜視図である。まず、静翼１は、金属材料部
２と複合材料部３との間に嵌合部材４を嵌合させて図１
に示す状態に組み、さらに隙間を詰めて、金属材料部２
と複合材料部３とを当接させる。この際、凹溝２ｂ・３
ｂと嵌合部材４との嵌合面、および、金属材料部２と複
合材料部３との当接面に接着剤等の固定手段は使用しな
い。

【００１５】図２においてはその一部のみを示している
が、リング６は、航空機用エンジンの中心軸に中心を置
く円筒体として形成されている。リング６には、静翼１
を嵌挿するための穴が設けられており、ここに上記のよ
うにして組立てられた静翼１を挿通した後、隙間にはゴ
ム材９を詰める。

【００１６】次に、以上のように形成され、航空機用エ
ンジンに取付けられた静翼の特性について説明する。

【００１７】（１）整流作用について静翼１は、その外周面が金属材料部２と複合材料部３の
２部材から形成されているが、それぞれの当接面２ａ・
３ａの輪郭形状を一致させることにより、外表面に凹凸
が残らないようにすることが可能である。従って、翼全
体が同一材料から形成された従来の金属材料翼や複合材
料翼と、整流作用に関して何ら異なる点はない。

【００１８】（２）質量について静翼１は、従来の軽合金と、それより比重の小さい複合
材料との組合せであるため、翼全体の質量は、全体が軽
合金で形成されている従来の金属材料翼より小さくな
る。

【００１９】（３）耐エロージョン性について静翼１においては、砂の衝突が最も激しい翼の前縁端部
１ａが金属材料で形成されているため、耐エロージョン
性は従来の複合材料翼に対して大幅に向上し、従来の金
属材料翼と同等になる。

【００２０】（４）修理の容易性について上記のように、静翼１の耐エロージョン性は十分に確保
されているが、それでも長期間の使用や偶発的な異物衝
突により摩耗や破損が起こり得る。そのような場合、静
翼１は接着剤などを使用せずに組立てられているため、
分解が容易であり、また、金属材料部２あるいは複合材
料部３のいずれか一方のみを交換することが可能であ
り、経済的である。

【００２１】なお、図１の実施形態では、別部材の嵌
合部材４で金属材料部２と複合材料部３とを連結してい
るが、例えば、金属材料部２の当接面２ａに翼スパン方
向へ向けて凸条を形成し、一方、複合材料部３の凹溝３
ｂを残して、これら凸条と凹溝を嵌合させても、上記と
同様の修理の容易性が確保される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、全体として金属材料静翼よりも軽量であり
ながら、金属材料静翼と同等の耐エロージョン性を有
し、なおかつ、破損の際にも交換修理が容易であるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の静翼を示す斜視図であ
る。

【図２】図１に示す静翼の航空機用エンジンへの取付
け方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１静翼１ａ前縁端部２金属材料部２ｂ凹溝３複合材料部３ｂ凹溝４嵌合部材６リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも前縁端部を含む前縁側の一部
が金属材料からなる金属材料部で構成され、残余の部分
は、前記金属材料部に当接してかつ高分子複合材料から
なる複合材料部で構成されていることを特徴とするエン
ジン用静翼。
【請求項２】前記金属材料部または前記複合材料部の
いずれか一方の当接面に翼スパン方向に向けて凸条が形
成され、他方の当接面には、同方向に向けて凹溝が形成
され、これら凸条と凹溝とが嵌合されていることを特徴
とする請求１記載のエンジン用静翼。
【請求項３】前記金属材料部の当接面および前記複合
材料部の当接面の双方に、翼スパン方向に向けて凹溝が
形成され、前記各凹溝には別体に形成された嵌合部材が
嵌合されていることを特徴とする請求項１記載のエンジ
ン用静翼。