JP2017120083A

JP2017120083A - ターボファン・エンジン・アセンブリおよびそれを組み立てる方法

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Publication number: JP2017120083A
Application number: JP2016242831A
Authority: JP
Inventors: トーマス・オリ・モニッツ; Ory Moniz Thomas; ジョセフ・ジョージ・ローズ; George Rose Joseph; ポール・ダニエル・ケンパー; Daniel Kemper Paul
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-07-06
Also published as: US10760589B2; CN107023334A; EP3187691A1; CA2951793A1; CN107023334B; US20170184124A1

Abstract

【課題】ターボファン・エンジン・アセンブリおよびそれを組み立てる方法を提供する。【解決手段】ターボファン・エンジン・アセンブリは、半径方向外径を有するブースタ圧縮機を備えるコア・ガスタービン・エンジンと、ファン・ケース・アセンブリと、出口ガイドベーンアセンブリと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。複数の出口ガイドベーンセグメントの各出口ガイドベーンセグメントは、コア・ガスタービン・エンジンに結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、ファン・ケース・アセンブリに結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリの半径方向内径は、ブースタ圧縮機の半径方向外径よりも小さい。【選択図】図１

Description

本開示の分野は、一般的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービン・エンジン・アセンブリおよびそれを組み立てる方法に関する。

少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジンは、２つの主要なアセンブリ、すなわちファン・ケース・アセンブリおよびコア・エンジン・アセンブリに分割され、そのようにして保守および出荷が簡単になる。ファン・ケース・アセンブリおよびコア・エンジン・アセンブリは、一般に、出口ガイドベーンアセンブリを介して互いに結合される。ファン・ケース・アセンブリからコア・エンジン・アセンブリを取り外すために、コア・エンジン・アセンブリを軸方向にシフトさせて、ファン・ケース・アセンブリおよび出口ガイドベーンアセンブリから取り外すことができるように、コア・エンジン・アセンブリは出口ガイドベーンアセンブリから分離される。この分解のために、コア・エンジン・アセンブリの外径は、出口ガイドベーンアセンブリの内径よりも小さくなっており、コア・エンジン・アセンブリは、これらの間に嵌合することができる。出口ガイドベーンアセンブリを含むファン・ケース・アセンブリがコア・エンジン・アセンブリの上に嵌合するようにサイズが設定されると、コアカウル、ファンケース、およびナセルを含むファン・ケース・アセンブリの直径が大きくなり、それによってエンジン全体の重量および抵抗が増加する。

米国特許出願公開第２０１４／０１４０８３２号明細書

一態様では、ターボファン・エンジン・アセンブリが提供される。ターボファン・エンジン・アセンブリは、半径方向外径を有するブースタ圧縮機を備えるコア・ガスタービン・エンジンと、ファン・ケース・アセンブリと、出口ガイドベーンアセンブリと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。複数の出口ガイドベーンセグメントの各出口ガイドベーンセグメントは、コア・ガスタービン・エンジンに結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、ファン・ケース・アセンブリに結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリの半径方向内径は、ブースタ圧縮機の半径方向外径よりも小さい。

別の態様では、エンジンを含む航空機が提供される。エンジンは、半径方向外径を有するブースタ圧縮機を備えるコア・ガスタービン・エンジンと、ファン・ケース・アセンブリと、出口ガイドベーンアセンブリと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。複数の出口ガイドベーンセグメントの各出口ガイドベーンセグメントは、コア・ガスタービン・エンジンに結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、ファン・ケース・アセンブリに結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。出口ガイドベーンアセンブリの半径方向内径は、ブースタ圧縮機の半径方向外径よりも小さい。

さらに別の態様では、ターボファン・エンジン・アセンブリを組み立てる方法が提供される。本方法は、半径方向外径を有するブースタ圧縮機を含むコア・ガスタービン・エンジンを、出口ガイドベーンアセンブリを介してファン・ケース・アセンブリに結合させるステップを含む。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。出口ガイドベーンセグメントは、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。コア・ガスタービン・エンジンを結合させるステップは、半径方向外側ファン・ケース・フランジをファン・ケース・アセンブリに結合させるステップと、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジをコア・ガスタービン・エンジンに結合させるステップと、を含み、出口ガイドベーンアセンブリの半径方向内径は、ブースタ圧縮機の半径方向外径よりも小さい。

本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。

本開示の例示的な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略図である。図１に示すターボファンエンジンの例示的な外側ガイドベーンセグメントの概略側面図である。図１および図２に示す例示的なターボファンエンジンの斜視図である。図１〜図３に示すターボファンエンジンなどのターボファン・エンジン・アセンブリを組み立てる方法の例示的な実施形態のフローチャートである。

特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むわけではない。

以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると規定する。

単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。

「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。

近似する文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。

本明細書で説明するターボファン・エンジン・アセンブリの実施形態は、ファン・ケース・アセンブリの外径を小さくすること、および／またはファン径を大きくすることを容易にする。具体的には、本明細書で説明するターボファン・エンジン・アセンブリおよび方法は、コア・ガスタービン・エンジンの外径を出口ガイドベーンアセンブリの内径よりも小さくすることができる。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。各出口ガイドベーンセグメントは、コア・ガスタービン・エンジンに結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、ファン・ケース・アセンブリに結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。コア・ガスタービン・エンジンは、少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメントをコア・ガスタービン・エンジンおよび／またはファン・ケース・アセンブリから分離して、軸方向に移動させる前に、コア・ガスタービン・エンジンを半径方向にシフトさせることにより、ファン・ケース・アセンブリから取り外し可能である。本明細書で説明するようにターボファン・エンジン・アセンブリを分解することで、ターボファン・エンジン・アセンブリを取り外すための必要時間を１つの作業シフトに対して維持し、かつコア・ガスエンジン・タービン・アセンブリのための従来の出荷手段を可能とする。さらに、本明細書で説明するターボファン・エンジン・アセンブリは、限定はしないが、ファン・ケース・アセンブリの外径を小さくすること、エンジン全体の重量を低減すること、ナセル抵抗を低減すること、コア・ガスタービン・エンジンおよびファン・ケース・アセンブリを分割するための時間を短縮すること、ファン径および空気流を増加させること、ならびにブースタ圧縮機の外径を増加させることを含む利点を提供する。

図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンは、高バイパス・ターボファン・ジェット・エンジン１１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１１０」と呼ぶ。図１に示すように、ターボファンエンジン１１０は、軸方向Ａ（参照のために設けられた長手方向中心線１１２と平行に延びる）および半径方向Ｒ（長手方向中心線１１２に対して垂直に延びる）を規定する。一般に、ターボファンエンジン１１０は、ファン・ケース・アセンブリ１１４およびファン・ケース・アセンブリ１１４の下流側に配置されたコア・ガスタービン・エンジン１１６を含む。

コア・ガスタービン・エンジン１１６は、環状入口１２０を画定する実質的に管状の外側ケーシング１１８を含む。外側ケーシング１１８は、直列の流れの関係で、ブースタもしくは低圧（ＬＰ）圧縮機１２２および高圧（ＨＰ）圧縮機１２４を含む圧縮機部と、燃焼部１２６と、高圧（ＨＰ）タービン１２８および低圧（ＬＰ）タービン１３０を含むタービン部と、ジェット排気ノズル部１３２と、を収容する。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール１３４は、ＨＰタービン１２８をＨＰ圧縮機１２４に駆動的に連結する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール１３６は、ＬＰタービン１３０をブースタ圧縮機１２２に駆動的に連結する。圧縮機部、燃焼部１２６、タービン部、およびノズル部１３２は、全体としてコア空気流路１３７を画定する。

例示的実施形態では、ファン・ケース・アセンブリ１１４は、間隔を置いてディスク１４２に結合された複数のファンブレード１４０を有するファン１３８を含む。図示するように、ファンブレード１４０は、ほぼ半径方向Ｒに沿ってディスク１４２から外向きに延在する。ファンブレード１４０およびディスク１４２は共に、ＬＰシャフト１３６によって長手方向中心線１１２の周りに回転可能である。

さらに図１の例示的な実施形態を参照すると、ディスク１４２は、複数のファンブレード１４０を通る空気流を促進するために空気力学的に輪郭づけされた回転可能なフロントハブ１４４で覆われている。さらに、例示的なファン・ケース・アセンブリ１１４は、ファン１３８および／またはコア・ガスタービン・エンジン１１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状ファンケーシングまたは外側ナセル１５０を含む。ナセル１５０は、出口ガイドベーンアセンブリ１５２によりコア・ガスタービン・エンジン１１６に対して支持されるように構成することができることを理解されたい。さらに、ナセル１５０の下流部１５４は、コア・ガスタービン・エンジン１１６の外側部分を覆うように延在してもよく、それらの間にバイパス空気流路１５６を画定することができる。

さらに、例示的な実施形態では、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、コア・ガスタービン・エンジン１１６の周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメント１４９を含む。出口ガイドベーンセグメント１４９は、取り外し可能で、かつ半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３と半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５との間に延在する複数の出口ガイドベーン１５１を含む。半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３は、ファン・フレーム・ハブ１５７を介してコア・ガスタービン・エンジン１１６に取り外し可能に結合される。具体的には、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３は、ブースタ圧縮機１２２とＨＰ圧縮機１２４との間のファン・フレーム・ハブ１５７に取り外し可能に結合される。さらに、各出口ガイドベーンセグメント１４９は、ファン・ケース・アセンブリ１１４に取り外し可能に結合された半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５を含む。具体的には、半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５は、外側ナセル１５０に取り外し可能に結合される。一般的には、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、図１に示すように、コア・ガスタービン・エンジン１１６の少なくとも一部がファン・ケース・アセンブリ１１４によって円周方向に囲まれるように、ファン・ケース・アセンブリ１１４がコア・ガスタービン・エンジン１１６に取り外し可能に結合することを容易にする。

ターボファンエンジン１１０の動作時には、ある量の空気１５８が、ナセル１５０および／またはファン・ケース・アセンブリ１１４の関連する入口１６０を通ってターボファン１１０に入る。空気１５８がファンブレード１４０を通過する際に、空気１５８の第１の部分は、矢印１６２で示すように、バイパス空気流路１５６内に導かれまたは送られ、空気１５８の第２の部分は、矢印１６４で示すように、コア空気流路１３７内に、より具体的には、ブースタ圧縮機１２２内に導かれまたは送られる。空気１６２の第１の部分と空気１６４の第２の部分との比は、バイパス比として一般的に知られている。次に、空気１６４の第２の部分がＨＰ圧縮機１２４を通って燃焼部１２６内に送られる際にその圧力が増加し、燃焼部１２６で燃料と混合され、燃焼して、燃焼ガス１６６を提供する。

燃焼ガス１６６はＨＰタービン１２８を通って送られ、そこで燃焼ガス１６６からの熱および／または運動エネルギーの一部は、外側ケーシング１１８に結合されたＨＰタービン・ステータ・ベーン１６８と、ＨＰシャフトまたはスプール１３４に結合されたＨＰタービン・ロータ・ブレード１７０と、の連続段を通して抽出され、ＨＰシャフトまたはスプール１３４を回転させ、それによってＨＰ圧縮機１２４の動作を支援する。次に燃焼ガス１６６はＬＰタービン１３０を通って送られ、そこで熱および運動エネルギーの第２の一部は、燃焼ガス１６６から、外側ケーシング１１８に結合されたＬＰタービン・ステータ・ベーン１７２と、ＬＰシャフトまたはスプール１３６に結合されたＬＰタービン・ロータ・ブレード１７４と、の連続段を通して抽出され、ＬＰシャフトまたはスプール１３６を回転させ、それによってブースタ圧縮機１２２の動作および／またはファン１３８の回転を支援する。燃焼ガス１６６は、次に、コア・ガスタービン・エンジン１１６のジェット排気ノズル部１３２を通って送られ、推進力を提供する。同時に、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３が内側流路を画定し、半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５が出口ガイドベーン１５１を通る外側流路を画定している出口ガイドベーンアセンブリ１５２を通り、バイパス空気流路１５６を通って、空気１６２の第１の部分が送られる際に、空気１６２の第１の部分の圧力が実質的に増加し、その後にターボファン１１０のファンノズル排気部１７６から排出され、推進力を提供する。ＨＰタービン１２８、ＬＰタービン１３０、およびジェット排気ノズル部１３２は、コア・ガスタービン・エンジン１１６を通って燃焼ガス１６６を送るための高温ガス経路１７８を少なくとも部分的に画定する。

しかし、図１に示す例示的なターボファンエンジン１１０は、例示するためだけのものであり、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１１０は、他の任意の適切な構成を有してもよいことを理解されたい。さらに他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、他の任意の適切なガスタービンエンジン内に組み込まれてもよいことも理解されたい。たとえば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、たとえば、ターボプロップエンジン内に組み込まれてもよい。

図２は、ターボファンエンジン１１０（図１に示す）の出口ガイドベーンセグメント１４９の概略側面図である。例示的実施形態では、出口ガイドベーンセグメント１４９は、ブースタ圧縮機１２２の後方のブースタ圧縮機ケーシング１７９に結合される。具体的には、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３は、コア・ガスタービン・エンジン１１６の周りに円周方向に離間して配置された複数のボルト１８０およびボルトフランジ１８２を介して、ブースタ圧縮機ケーシング１７９に結合された、ファン・フレーム・ハブ１５７などの構造支持部材に取り外し可能に結合される。さらに、半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５を介した出口ガイドベーンセグメント１４９は、コア・ガスタービン・エンジン１１６の周りに円周方向に離間して配置された同様の複数のボルト１８０およびボルトフランジ１８２を介して、ファン・ケース・アセンブリ１１４に取り外し可能に結合される。代替的な実施形態では、出口ガイドベーンセグメント１４９は、ターボファンエンジン１１０が本明細書に記載するように組み立てられることを可能にする他の任意の接続方法を用いて、コア・ガスタービン・エンジン１１６および／またはファン・ケース・アセンブリ１１４に結合される。

この例示的な実施形態では、ブースタ圧縮機１２２は、長手方向中心線１１２からの半径１８６により規定される半径方向外径を有する。さらに、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、長手方向中心線１１２からの半径１８８により規定される半径方向内径を有する。ファン・ケース・アセンブリ１１４は、出口ガイドベーンアセンブリ１５２の半径方向内径がブースタ圧縮機１２２の半径方向外径よりも小さくなるように、出口ガイドベーンアセンブリ１５２を介してコア・ガスタービン・エンジン１１６に取り外し可能に結合される。出口ガイドベーンアセンブリ１５２の半径方向内径が小さくなると、ファン・ケース・アセンブリ１１４および外側ナセル１５０の直径を小さくすることができるので、ターボファンエンジン１１０の重量および抵抗を低減することができる。さらに、出口ガイドベーンアセンブリ１５２の半径方向内径が小さくなると、ターボファンエンジン１１０は、より大きな直径のファン１３８を受け入れることができるので、外側ナセル１５０の直径を大きくせずに、それを通る空気流１５８を増加させることができる。また、ブースタ圧縮機１２２の半径方向外径が出口ガイドベーンアセンブリ１５２の半径方向内径とリンクされていない場合には、ターボファンエンジン１１０がより大きな半径方向外径を有するブースタ圧縮機１２２を受け入れることができるので、エンジン出力を増加させることができる。

図３は、ファン・ケース・アセンブリ１１４、コア・ガスタービン・エンジン１１６、および出口ガイドベーンアセンブリ１５２（図１および図２に示す）を含む例示的なターボファンエンジン１１０の斜視図である。例示的な実施形態では、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、第１の出口ガイドベーンセグメント１９０および第２の出口ガイドベーンセグメント１９２などの複数の出口ガイドベーンセグメント１４９を含む。第１の出口ガイドベーンセグメント１９０は、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ分割線１９４および半径方向外側ファン・ケース・フランジ分割線１９６で第２の出口ガイドベーンセグメント１９２から分割される。出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、第１および第２の出口ガイドベーンセグメント１９０、１９２として示しているが、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、ターボファンエンジン１１０が本明細書に記載するように機能することを可能にする任意の数のセグメントに分割することができることを理解されたい。

例示的実施形態では、ターボファンエンジン１１０は、２つのアセンブリ、すなわちファン・ケース・アセンブリ１１４およびコア・ガスタービン・エンジン１１６を含み、保守および出荷が簡略化される。たとえば、保守のためにコア・ガスタービン・エンジン１１６からファン・ケース・アセンブリ１１４を分離するために、出口ガイドベーンアセンブリ１５２は、第１および第２の出口ガイドベーンセグメント１９０、１９２に分割される。第１の出口ガイドベーンセグメント１９０は、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３においてコア・ガスタービン・エンジン１１６から分離される。第２の出口ガイドベーンセグメント１９２は、半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５においてファン・ケース・アセンブリ１１４から分離される。コア・ガスタービン・エンジン１１６は、残りの第１の出口ガイドベーンセグメント１９０から離れて半径方向にシフトされる。次にコア・ガスタービン・エンジン１１６は、半径方向にシフトされて、ブースタ圧縮機１２２の半径方向外径よりも小さい第１の出口ガイドベーンセグメント１９０の半径方向内径をクリアする。第２の出口ガイドベーンセグメント１９２と共にコア・ガスタービン・エンジン１１６は、軸方向Ａ（図１に示す）に第１の出口ガイドベーンセグメント１９０を伴うファン・ケース・アセンブリ１１４から取り外される。いくつかの実施形態では、出口ガイドベーンアセンブリ１５２がファン・ケース・アセンブリ１１４およびコア・ガスタービン・エンジン１１６のいずれにも結合されないように、第２の出口ガイドベーンセグメント１９２を、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３およびコア・ガスタービン・エンジン１１６から分離して取り外すこともできる。

逆に、ターボファンエンジン１１０を組み立てるためには、第２の出口ガイドベーンセグメント１９２と共にコア・ガスタービン・エンジン１１６を、第１の出口ガイドベーンセグメント１９０を伴うファン・ケース・アセンブリ１１４内に軸方向Ａ（図１に示す）に挿入する。コア・ガスタービン・エンジン１１６は、第１の出口ガイドベーンセグメント１９０に向かって半径方向にシフトされて、ブースタ圧縮機１２２の半径方向外径よりも小さい第１の出口ガイドベーンセグメント１９０半径方向内径をクリアする。第１の出口ガイドベーンセグメント１９０が半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３においてコア・ガスタービン・エンジン１１６に結合され、第２の出口ガイドベーンセグメント１９２が半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５においてファン・ケース・アセンブリ１１４に結合されて、ターボファンエンジン１１０を形成する。

図４は、ターボファンエンジン１１０などのターボファン・エンジン・アセンブリを組み立てる方法２００の例示的な実施形態のフローチャートである。図１〜図３も参照すると、例示的な方法２００は、出口ガイドベーンアセンブリ１５２を介して、コア・ガスタービン・エンジン１１６をファン・ケース・アセンブリ１１４に結合させるステップ２０２を含む。コア・ガスタービン・エンジン１１６をファン・ケース・アセンブリ１１４に結合させるステップ２０２は、半径方向外側ファン・ケース・フランジ１５５をファン・ケース・アセンブリ１１４に結合させるステップ２０４と、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３をコア・ガスタービン・エンジン１１６に結合させるステップ２０６と、をさらに含む。

いくつかの実施形態では、方法２００は、出口ガイドベーンアセンブリ１５２から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント１４９を取り外すステップ２０８と、残りの出口ガイドベーンセグメント１４９から離れて半径方向にコア・ガスタービン・エンジン１１６をシフトさせるステップ２１０と、をさらに含む。さらに、特定の実施形態では、方法２００は、ファン・ケース・アセンブリ１１４から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント１４９を分離し、かつ取り外すステップ２１２を含む。また、いくつかの実施形態では、方法２００は、コア・ガスタービン・エンジン１１６から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント１４９を分離し、かつ取り外すステップ２１４を含む。方法２００はまた、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ１５３をブースタ圧縮機１２２の後方のコア・ガスタービン・エンジン１１６に結合させるステップ２１６を含むことができる。

ターボファン・エンジン・アセンブリの上述した実施形態は、ファン・ケース・アセンブリの外径を小さくすること、および／またはファン径を大きくすることを容易にする。具体的には、本明細書で説明するターボファン・エンジン・アセンブリおよび方法は、コア・ガスタービン・エンジンの外径を出口ガイドベーンアセンブリの内径よりも小さくすることができる。出口ガイドベーンアセンブリは、コア・ガスタービン・エンジンの周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメントを含む。各出口ガイドベーンセグメントは、コア・ガスタービン・エンジンに結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジと、ファン・ケース・アセンブリに結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジと、それらの間に延在する複数の出口ガイドベーンと、を含む。コア・ガスタービン・エンジンは、少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメントをコア・ガスタービン・エンジンおよび／またはファン・ケース・アセンブリから分離して、軸方向に移動させる前に、コア・ガスタービン・エンジンを半径方向にシフトさせることにより、ファン・ケース・アセンブリから取り外し可能である。本明細書で説明するようにターボファン・エンジン・アセンブリを分解することで、ターボファン・エンジン・アセンブリを取り外すための必要時間を１つの作業シフトに対して維持し、かつコア・ガスエンジン・タービン・アセンブリのための従来の出荷手段を可能とする。

本明細書に記載した方法、システム、および装置の技術的効果は、（ａ）ファン・ケース・アセンブリの外径を小さくすること、（ｂ）エンジン全体の重量を低減すること、（ｃ）ナセル抵抗を低減すること、（ｄ）コア・ガスタービン・エンジンおよびファン・ケース・アセンブリを分割するための時間を短縮すること、（ｅ）ファン径および空気流を増加させること、ならびに（ｆ）ブースタ圧縮機の外径を増加させること、のうちの少なくとも１つを含む。

ターボファン・エンジン・アセンブリのための方法、システム、および装置の例示的な実施形態は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。たとえば、本方法は、ターボファンアセンブリを必要とする他のシステムおよび関連する方法と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載したシステムおよび方法のみを用いて実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、ファン・ケース・アセンブリの直径を小さくすることにより利益を得ることができる他の多くの用途、機器、およびシステムに関連して実施および利用することができる。

本開示の様々な実施形態の具体的な特徴をいくつかの図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。

本明細書は、実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。

１１０ターボファンエンジン
１１２長手方向中心線
１１４ファン・ケース・アセンブリ
１１６コア・ガスタービン・エンジン
１１８外側ケーシング
１２０環状入口
１２２低圧（ＬＰ）圧縮機、ブースタ圧縮機
１２４高圧（ＨＰ）圧縮機、ブースタ
１２６燃焼部
１２８高圧（ＨＰ）タービン
１３０低圧（ＬＰ）タービン
１３２ジェット排気ノズル部
１３４高圧（ＨＰ）シャフト、スプール
１３６低圧（ＬＰ）シャフト、スプール
１３７コア空気流路
１３８ファン
１４０ファンブレード
１４２ディスク
１４４フロントハブ
１４９出口ガイドベーンセグメント
１５０外側ナセル
１５１出口ガイドベーン
１５２出口ガイドベーンアセンブリ
１５３半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ
１５４下流部
１５５半径方向外側ファン・ケース・フランジ
１５６バイパス空気流路
１５７ファン・フレーム・ハブ
１５８空気、空気流
１６０入口
１６２空気の第１の部分
１６４空気の第２の部分
１６６燃焼ガス
１６８ＨＰタービン・ステータ・ベーン
１７０ＨＰタービン・ロータ・ブレード
１７２ＬＰタービン・ステータ・ベーン
１７４ＬＰタービン・ロータ・ブレード
１７６ファンノズル排気部
１７８高温ガス経路
１７９ブースタ圧縮機ケーシング
１８０ボルト
１８２ボルトフランジ
１８４構造支持体
１８６半径
１８８半径
１９０第１の出口ガイドベーンセグメント
１９２第２の出口ガイドベーンセグメント
１９４半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ分割線
１９６半径方向外側ファン・ケース・フランジ分割線
２００方法
２０２結合させるステップ
２０４結合させるステップ
２０６結合させるステップ
２０８取り外すステップ
２１０シフトさせるステップ
２１２分離するステップ
２１４分離するステップ
２１６結合させるステップ

Claims

ターボファン・エンジン・アセンブリ（１１０）であって、
半径方向外径を有するブースタ圧縮機（１２２）を含むコア・ガスタービン・エンジン（１１６）と、
ファン・ケース・アセンブリ（１１４）と、
前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）の周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメント（１４９）を含む出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）と、を含み、前記複数の出口ガイドベーンセグメント（１４９）の各出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、
前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）に結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と、
前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジ（１５５）と、
前記半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と前記半径方向外側ファン・ケース・フランジとの間に延在する複数の出口ガイドベーン（１５１）と、を含み、
前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の半径方向内径は、前記ブースタ圧縮機（１２２）の前記半径方向外径よりも小さい、ターボファン・エンジン・アセンブリ（１１０）。
請求項１に記載のアセンブリであって、少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）から取り外し可能である、アセンブリ。
請求項２に記載のアセンブリにおいて、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）は、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の少なくとも１つの残りの出口ガイドベーンセグメント（１４９）から離れて半径方向にシフトするように構成される、アセンブリ。
請求項１に記載のアセンブリであって、前記少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）から分離され、かつ取り外されるように構成される、アセンブリ。
請求項１に記載のアセンブリであって、前記少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）から分離され、かつ取り外されるように構成される、アセンブリ。
請求項１に記載のアセンブリであって、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）は、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）の少なくとも一部が前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）によって円周方向に囲まれるように、前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合するように構成される、アセンブリ。
請求項１に記載のアセンブリであって、前記ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）は、前記ブースタ圧縮機（１２２）の後方に配置される、アセンブリ。
エンジンを備えた航空機であって、
半径方向外径を有するブースタ圧縮機（１２２）を含むコア・ガスタービン・エンジン（１１６）と、
ファン・ケース・アセンブリ（１１４）と、
前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）の周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメント（１４９）を含む出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）と、を含み、前記複数の出口ガイドベーンセグメント（１４９）の各出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、
前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）に結合するように構成された半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と、
前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合するように構成された半径方向外側ファン・ケース・フランジ（１５５）と、
前記半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と前記半径方向外側ファン・ケース・フランジとの間に延在する複数の出口ガイドベーン（１５１）と、を含み、
前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の半径方向内径は、前記ブースタ圧縮機（１２２）の前記半径方向外径よりも小さい、航空機。
請求項８に記載の航空機であって、単一の出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）から取り外し可能である、航空機。
請求項９に記載の航空機であって、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）は、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の少なくとも１つの残りの出口ガイドベーンセグメント（１４９）から離れて半径方向にシフトするように構成される、航空機。
請求項８に記載の航空機であって、前記少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）から分離され、かつ取り外されるように構成される、航空機。
請求項８に記載の航空機であって、前記少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）から分離され、かつ取り外されるように構成される、航空機。
請求項８に記載の航空機であって、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）は、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）の少なくとも一部が前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）によって円周方向に囲まれるように、前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合するように構成される、航空機。
請求項８に記載の航空機であって、前記ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）は、前記ブースタ圧縮機（１２２）の後方に配置される、航空機。
ターボファン・エンジン・アセンブリ（１１０）を組み立てる方法（２００）であって、
半径方向外径を有するブースタ圧縮機（１２２）を含むコア・ガスタービン・エンジン（１１６）を、出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）を介してファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合させるステップ（２０２）を含み、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）は、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）の周りに円周方向に離間して配置された複数の出口ガイドベーンセグメント（１４９）を含み、前記出口ガイドベーンセグメント（１４９）は、半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と、半径方向外側ファン・ケース・フランジ（１５５）と、前記半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）と前記半径方向外側ファン・ケース・フランジとの間に延在する複数の出口ガイドベーン（１５１）と、を含み、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）を結合させるステップは、
前記半径方向外側ファン・ケース・フランジを前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）に結合させるステップ（２０４）と、
前記半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）を前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）に結合させるステップ（２０６）と、を含み、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の半径方向内径は、前記ブースタ圧縮機（１２２）の前記半径方向外径よりも小さい、方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）を取り外すステップ（２０８）をさらに含む方法。
請求項１６に記載の方法であって、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）を、前記出口ガイドベーンアセンブリ（１５２）の少なくとも１つの残りの出口ガイドベーンセグメント（１４９）から離れて半径方向にシフトさせるステップ（２１０）をさらに含む方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記ファン・ケース・アセンブリ（１１４）から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）を分離し、かつ取り外すステップ（２１２）をさらに含む方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）から少なくとも１つの出口ガイドベーンセグメント（１４９）を分離し、かつ取り外すステップ（２１４）をさらに含む方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記半径方向内側ファン・ハブ・フレーム・フランジ（１５３）を前記ブースタ圧縮機（１２２）の後方の前記コア・ガスタービン・エンジン（１１６）に結合させるステップ（２１６）をさらに含む方法。