JP2013137021A - コンプライアントチップを含むエーロフォイル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本体部分105は、ルート部分106から半径方向外側に延在するように構成されており、チップ部分118は、ルート部分106および本体部分105から半径方向外側に延在するように構成されている。エーロフォイル102は、チップ部分118においてコンプライアントチップ120を含む。コンプライアントチップ120は、翼弦方向およびスパン方向にチップ部分118の少なくとも一部分に沿って延在している。コンプライアントチップ120は、チップ部分118に沿って波動伝播を提供するように構成されており、異物衝突のときに、チップ部分118および後縁116の近辺の臨界歪みが低減されるようになっている。
【選択図】図3
Description
h:板厚
E、ρ、ν:それぞれ、媒体(板)の弾性率、密度、ポアソン比
所望の効果を実現するために、コンプライアントチップ120は、波動速度がブレード100の基部材料124の中の波動速度の少なくとも2倍変化するように選ばれたコンプライアント材料122から構成されている。実施形態では、コンプライアントチップ120は、基部ブレード材料124よりも少なくとも2倍小さい波動速度を有する材料122から構成されている。さらに別の実施形態では、コンプライアントチップ120は、基部ブレード材料124よりも少なくとも2倍大きい波動速度を有する材料122から構成されている。そのうえ、コンプライアントチップ120は、基部ブレード材料124と比較して、高い破断点歪み(strain−to−failure)の材料から構成されている。実施形態では、コンプライアント材料122は、基部ブレード材料124よりもおおよそ8〜10倍柔軟な剛性パラメータを含む。本明細書の中で開示されているような新規なコンプライアントチップ120は、エーロフォイル102が異物衝突のときに経験される高度の表面歪みに抵抗することを可能にする。コンプライアントチップ120を形成するためにコンプライアント材料122を含むことによって、衝突事象下のファンブレード100の動的応答が変化する。これによって、衝突シナリオのときに、後縁116の任意のホイッピング作用(whipping action)が、より詳細には後縁角部119において、最小化されることが可能であるということが、分析によって示された。そして、これによって、後縁116に沿って発達する歪み集中が低減されることが可能である。後縁116における歪みを低減することによって、ファンブレード100は、より強固になり、衝突事象のときに破壊される傾向が低くなる。
12 長手方向の中心線軸線
14 上流方向
16 下流方向
18 外側シェル/ナセル
20 取り入れ口側
22 コアエンジン排気側
24 ファン排気側
26 取り入れ口
30 ファン組立体
32 ブースタ圧縮機
34 コアガスタービンエンジン
36 低圧タービン
38 出口ガイドベーン組立体
39 エーロフォイルガイドベーン
40 複数のファンブレード
42 ファンロータディスク
44 高圧圧縮機
46 燃焼器
48 高圧タービン
50 複数のブレード(ブースタ圧縮機)
52 圧縮機ロータディスク
54 第1の駆動シャフト
56 第2の駆動シャフト
58 圧縮空気流
59 空気流の残りの部分
60 エンジン組立体
62 長手方向の中心線軸線
64 上流方向
66 下流方向
68 外側シェル/ナセル
70 コアエンジン
72 圧縮機
74 燃焼器
76 高圧タービン
78 前部ファンセクション
80 第1のファンブレード列
82 内側二重反転シャフト
84 動力タービン
86 第2のファンブレード列
88 外側駆動シャフト
90 複数の円周方向に離隔されたエーロフォイル/ファンブレード
100 ファンブレード
102 エーロフォイル
104 プラットフォーム
105 本体部分
106 ルート部分
108 一体型ダブテイル
110 第1の湾曲側壁部
111 吸い込み側面
112 第2の湾曲側壁部
113 圧力側面
114 前縁
115 金属の前縁
116 後縁
117 ハイブリッド後縁材料
118 チップ部分
119 後縁角部
120 コンプライアントチップ
122 コンプライアント材料
124 基部材料
130 ファンブレード
132 ブレード圧力側面
134 ブレード吸い込み側面
136 ブレード上部側面
138 コンプライアントチップ
140 コンプライアント材料
142 チップキャップ
144 基部材料−複合材
146 金属の前縁
148 ハイブリッドの後縁
150 圧力側面クラッディング
152 複合材の基部部分
160 ブレード
162 ブレード圧力側面
164 ブレード吸い込み側面
166 ブレード上部側面
170 ブレード
172 ブレード圧力側面
174 ブレード吸い込み側面
176 ブレード上部側面
180 ブレード
182 コンプライアントチップ
184 コンプライアントチップ材料
186 ブレード圧力側面
188 ブレード吸い込み側面
190 ブレード上部側面
192 チップ領域
194 突出した下側部分
196 溝部
198 エーロフォイル180の最上縁部
200 ブレード
202 コンプライアントチップ
204 コンプライアントチップ材料
206 ブレード圧力側面
208 ブレード吸い込み側面
210 ブレード上部側面
212 チップ領域
214 突出した下側部分
216 溝部
218 エーロフォイル180の最上縁部
220 ブレード
222 コンプライアントチップ
224 コンプライアントチップ材料
226 ブレード圧力側面
228 ブレード吸い込み側面
230 ブレード上部側面
232 コンプライアントチップ
232 本体部分
234 突出した下側部分
236 溝部
238 エーロフォイル180の最上縁部
240 より厚い後縁240
Claims (12)
- ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)であって、前記本体部分(105)は、前記ルート部分(106)から半径方向外側に延在するように構成されており、前記チップ部分(118)は、前記ルート部分(106)および前記本体部分(105)から半径方向外側に延在するように構成されている、ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)と、
前縁(114)において、および、前記前縁(114)から翼弦方向および下流方向に離隔した後縁(116)において、一緒に連結された吸い込み側面(111、134)および圧力側面(113、132)と、
翼弦方向およびスパン方向に前記チップ部分(118)の少なくとも一部分に沿って延在するコンプライアントチップ(120)とを含む、エーロフォイル(102)であって、
前記コンプライアントチップ(120)は、前記チップ部分(118)に沿って波動伝播を提供するように構成されており、異物衝突のときに、前記チップ部分(118)および前記後縁(116)の近辺の臨界歪みが低減されるようになっている、エーロフォイル(102)。 - 前記コンプライアントチップ(120)は、コンプライアント材料(122)から構成されている、請求項1記載のエーロフォイル。
- 前記コンプライアント材料(122)は、ポリウレタン、ポリ尿素、フルオロエラストマー(FPM)、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ゴム、およびエポキシのうちの少なくとも1つである、請求項2記載のエーロフォイル。
- 前記後縁(116)は、ハイブリッド材料(117)から構成されている、請求項1記載のエーロフォイル。
- 前記本体部分(105)は、複合材料(140)から構成されている、請求項1記載のエーロフォイル。
- 前記コンプライアントチップ(120)は、コンプライアント材料(122)から構成されており、異物衝突に応答して前記コンプライアントチップ(120)を通って移動する波動速度が、前記エーロフォイル(102)の前記本体部分(105)を通って移動する波動速度の少なくとも2倍に変化させられるようになっている、請求項5記載のエーロフォイル。
- 前記エーロフォイル(102)は、ファンブレード、ロータブレード、ダクト内にあるファンブレード、ダクトのないファンブレード、または風力タービンブレードのうちの1つである、請求項1記載のエーロフォイル。
- ディスク(42、52)と、
前記ディスク(42、52)に連結された複数のファンブレード(40、50)とを含むファン組立体であって、
前記複数のファンブレードのそれぞれのブレードが、
ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)であって、前記本体部分(105)は、前記ルート部分(106)から半径方向外側に延在するように構成されており、前記チップ部分(118)は、前記ルート部分(106)および前記本体部分(105)から半径方向外側に延在するように構成されている、ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)と、
前縁(114)において、および、前記前縁(114)から翼弦方向および下流方向に離隔した後縁(116)において、一緒に連結された吸い込み側面(111)および圧力側面(113)と、
翼弦方向およびスパン方向に前記チップ部分(118)の少なくとも一部分に沿って延在するコンプライアントチップ(120)とを含み、
前記コンプライアントチップ(120)は、前記チップ部分(118)に沿って波動伝播を提供するように構成されており、異物衝突のときに、前記チップ部分(118)および前記後縁(116)の近辺の臨界歪みが低減されるようになっている、ファン組立体。 - 前記それぞれのファンブレード(40、50)が、異物衝突に関連して後縁(116)における歪みの低減を促進するように構成されている、請求項8記載のファン組立体。
- 主流路を通過する燃焼ガスを発生させるのに効果的なコアエンジン(70)と、
前記コアエンジン(70)の後方にある動力タービン(84)であって、駆動シャフト(56、82)を回転させるのに効果的な第1および第2の反対方向に回転可能な互いにかみ合うタービンブレード列を含む、動力タービン(84)と、
前記駆動シャフト(82)に接続されたファンブレード列(80、86)を含む、前記コアエンジン(70)の前方のファンセクション(78)であって、前記ファンブレード列(80、86)は、複数のエーロフォイル(102)を含む、ファンセクション(78)とを含むファンエンジン(60)であって、
それぞれのエーロフォイル(102)が、
ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)であって、前記本体部分(105)は、前記ルート部分(106)から半径方向外側に延在するように構成されており、前記チップ部分(118)は、前記ルート部分(106)および前記本体部分(105)から半径方向外側に延在するように構成されている、ルート部分(106)、本体部分(105)、およびチップ部分(118)と、
前縁(114)において、および、前記前縁(114)から翼弦方向および下流方向に離隔した後縁(116)において、一緒に連結された吸い込み側面(111)および圧力側面(113)と、
翼弦方向およびスパン方向に前記チップ部分(118)の少なくとも一部分に沿って延在するコンプライアントチップ(120)とを含み、
前記コンプライアントチップ(120)は、前記チップ部分(118)に沿って波動伝播を提供するように構成されており、異物衝突のときに、前記チップ部分(118)および前記後縁(116)の近辺の臨界歪みが低減されるようになっている、ファンエンジン(60)。 - 前記エーロフォイル(102)が、異物衝突に関連して後縁(116)における歪みの低減を促進するように構成されている、請求項10記載のファンエンジン。
- 前記コンプライアントチップ(120)は、コンプライアント材料(122)から構成されており、前記コンプライアントチップ(120)を通って移動する波動速度が、前記エーロフォイル(102)の前記本体部分(105)を通って移動する波動速度の少なくとも2倍に変化させられるようになっている、請求項10記載のファンエンジン。
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