JP2023063900A - 翼、及びブリスク翼 - Google Patents

Abstract

【課題】振動がさらに低減された翼、及びブリスク翼を提供する。【解決手段】翼は、軸線方向に流通する作動流体に曝されている翼であって、軸線に対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列され、径方向外側の端面であるチップ端面に上流側に位置する前縁側領域、及び下流側に位置する後縁側領域が形成されている翼本体と、翼本体の外周側に設けられ、前縁側領域、及び後縁側領域のいずれか一方を覆うシュラウドと、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、翼、及びブリスク翼に関する。

宇宙ロケットのエンジン系統に設けられるターボポンプ用タービンは、運転回転数範囲が広く、また回転数が高い。これに加えて、軽量化が求められる。軽量化を図るために従来は、各部材の薄肉化だけでなく、翼先端にシュラウドを設けない、翼とディスクを一体成型するブリスク構造を採用する、翼列間の軸方向距離を短くするといった方法が採られてきた。

一方で、タービンを軽量化することにより、隣接する翼列による励振力により共振した場合の共振応力が大きくなり、翼の破壊が生じやすくなる。また、翼を支持するディスクが薄くなり、翼の振動がディスクの振動と連成して複雑な振動モードを形成しやすい。さらに、翼とディスクの連成フラッタも生じやすくなる。このため、タービンを軽量化する際には、励振振動数と翼の固有振動数とを分離した完全離調設計を行うことが求められる。

ここで、下記特許文献１に示されるようなシュラウドを備えないフリースタンディング翼では、翼がディスクによって内周側から支持されているのみであることから、翼端で振動が発生しやすい。そこで、翼間を接続するように環状のシュラウドを翼の外周側にあえて設けることが考えられる。この場合、翼の前縁側から後縁側までの全域をシュラウドによって覆うことが一般的である。

特開２００２－２２７６０６号公報

しかしながら、上記のように翼の前縁側から後縁側までの全域をシュラウドによって覆った場合、当該シュラウドの分だけ重量が増加してしまう。これにより、振動が発生しやすくなってしまうという課題があった。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、振動がさらに低減された翼、及びブリスク翼を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る翼は、軸線方向に流通する作動流体に曝されている翼であって、前記軸線に対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列され、径方向外側の端面であるチップ端面に上流側に位置する前縁側領域、及び下流側に位置する後縁側領域が形成されている翼本体と、前記翼本体を外周側に設けられ、前記前縁側領域、及び前記後縁側領域のいずれか一方を覆うシュラウドと、を備える。

本開示によれば、振動がさらに低減された翼、及びブリスク翼を提供することができる。

本開示の第一実施形態に係るロケットエンジンの構成を示す模式図である。 本開示の第一実施形態に係るタービンの構成を示す断面図である。 本開示の第一実施形態に係る翼を周方向から見た断面図である。 本開示の第一実施形態に係る翼を径方向外側から見た図である。 翼における節直径数と振動数の関係を示すインターフェアランスダイアグラムである。 本開示の第一実施形態に係る翼の変形例を示す断面図である。 本開示の第二実施形態に係る翼を径方向外側から見た図である。 本開示の第二実施形態に係る翼の第一変形例を示す図であって、翼を径方向外側から見た図である。 本開示の第二実施形態に係る翼の第二変形例を示す図であって、翼を径方向外側から見た図である。 本開示の第三実施形態に係る翼を軸線方向から見た断面図である。 本開示の第三実施形態に係る翼の第一変形例を軸線方向から見た図である。 本開示の第三実施形態に係る翼の第二変形例を示す断面図である。 本開示の第三実施形態に係る翼の第三変形例を示す断面図である。 本開示の第四実施形態に係るインペラの構成を示す断面図である。 本開示の第四実施形態に係るインペラの変形例を示す断面図である。 本開示の第五実施形態に係る翼を周方向から見た断面図である。

＜第一実施形態＞
（ロケットエンジンの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係るロケットエンジン１００、及び翼について、図１から図５を参照して説明する。

図１に示すように、ロケットエンジン１００は、液体水素ターボポンプ１と、液体酸素ターボポンプ２と、エンジン本体３と、燃料ライン４と、酸化剤ライン５と、冷却ライン６と、回収ライン７と、燃料バルブ８と、酸化剤バルブ９と、冷却材バルブ１０と、を備えている。

液体水素ターボポンプ１は、燃料としての液体水素をエンジン本体３に圧送するための装置である。液体水素ターボポンプ１は、ポンプ本体１１と、タービン１２と、を有している。タービン１２が発生させる回転力によってポンプ本体１１が回転駆動する。ポンプ本体１１は、燃料ライン４によってエンジン本体３に接続されている。燃料ライン４上には、液体水素の供給量を変化させる燃料バルブ８が設けられている。

また、ポンプ本体１１は、燃料ライン４から途中で分岐する冷却ライン６によってもエンジン本体３と接続されている。つまり、ポンプ本体１１に圧送された液体水素は、燃料としてだけでなく、エンジン本体３の冷却材としても用いられる。なお、エンジン本体３は、燃焼室３１と、ノズル３２とを有している。燃料としての液体水素は燃料ライン４によって燃焼室３１に送られ、冷却材としての液体水素は冷却ライン６によってノズル３２に送られる。冷却ライン６上には、液体水素の供給量を変化させる冷却材バルブ１０が設けられている。

冷却ライン６を通じてノズル３２を冷却した冷却材としての液体水素は、タービン１２に戻され、当該タービン１２に回転エネルギーを与える。これにより、ポンプ本体１１が駆動する。ポンプ本体１１の駆動に用いられた液体水素は、タービン１２に接続された回収ライン７を通じて、後述する液体酸素ターボポンプ２のタービン２２に送られる。タービン２２の駆動に用いられた液体水素は、ノズル３２を通じてエンジン本体３の外部に放出される。

液体酸素ターボポンプ２は、酸化剤としての液体酸素をエンジン本体３（燃焼室３１）に圧送するための装置である。液体酸素ターボポンプ２は、ポンプ本体２１と、タービン２２と、を有している。タービン２２が発生させる回転力によってポンプ本体２１が回転駆動する。ポンプ本体２１は、酸化剤ライン５によってエンジン本体３の燃焼室３１に接続されている。酸化剤ライン５上には酸化剤の供給量を変化させる酸化剤バルブ９が設けられている。

（タービンの構成）
次に、上記したタービン１２、及びタービン２２の構成について、図２から図５を参照して説明する。なお、これらタービン１２、タービン２２は互いに同等の構成を有することから、以下では代表的にタービン１２についてのみ説明する。

図２に示すように、タービン１２は、軸線Ｏに沿って延びるシャフト４０と、シャフト４０に軸線Ｏ方向に間隔をあけて設けられた一対の動翼列４１と、これらシャフト４０、及び動翼列４１を径方向外側から覆う筒状のケーシング４２と、ケーシング４２の内周面に設けられ、各動翼列４１の上流側（軸線Ｏ方向の一方側：流体が流入してくる側）にそれぞれ１つずつ設けられた計一対の静翼列４３と、を有している。

シャフト４０は、軸線Ｏ回りに回転可能である。動翼列４１は、このシャフト４０に一体に形成されている。つまり、これらシャフト４０及び動翼列４１は、いわゆるブリスク翼を構成している。動翼列４１は軸線Ｏ方向の一方側（上流側）から他方側（下流側）に流れる作動流体中に曝されている。各動翼列４１は、シャフト４０の外周面から径方向外側に張り出す円盤状のディスク４１ａと、ディスク４１ａの外周面に取り付けられたプラットフォーム４１ｂと、プラットフォーム４１ｂから径方向外側に向かって延びる複数の動翼４１ｃ（翼）と、を有する。複数の動翼４１ｃは、周方向に間隔をあけて配列されている。各動翼４１ｃは、径方向から見て翼型の断面形状を有している。また、軸線Ｏ方向におけるディスク４１ａの寸法（厚さ）は、動翼４１ｃ及びプラットフォーム４１ｂの寸法よりも小さい。

静翼列４３は、ケーシング４２の内周面から径方向内側に向かって突出する複数の静翼４３ａと、これら静翼４３ａの内周側の端部に設けられた静翼シュラウド４３ｂと、を有する。静翼４３ａは、径方向から見て翼型の断面形状を有している。静翼シュラウド４３ｂは、静翼４３ａの内周側の端部に取り付けられた板状の部材である。複数の静翼シュラウド４３ｂが周方向に連続することで、軸線Ｏを中心とする環状をなしている。このような静翼列４３が、各動翼列４１の上流側にそれぞれ１つずつ配置されている。

（動翼の構成）
図３と図４に示すように、動翼４１ｃは、翼本体４１ｄと、シュラウド４１ｅと、を有している。図４に示すように、翼本体４１ｄは、前縁４１ｆから後縁４１ｇにかけて延びる翼型の断面形状を有している。図３に示すように、翼本体４１ｄの径方向外側を向く面はチップ端面４１ｊとされている。チップ端面４１ｊは軸線Ｏに沿って延びている。

シュラウド４１ｅは、翼本体４１ｄにおけるチップ端面４１ｊの一部を径方向外側から覆っている。シュラウド４１ｅは、翼本体４１ｄと一体に形成されてもよいし、別体に形成されてもよい。なお、一体に成形した場合には、シュラウド４１ｅの軸線Ｏ方向における寸法を小さく抑えることで容易に加工を行うことが可能となる。シュラウド４１ｅは周方向に連続して延びることで、軸線Ｏを中心とする環状をなしている。図４に示すように、チップ端面４１ｊのうち、前縁４１ｆを含む領域を前縁側領域Ａ１とし、後縁４１ｇを含む領域を後縁側領域Ａ２としたとき、シュラウド４１ｅは後縁側領域Ａ２のみを覆っている。つまり、チップ端面４１ｊのうち、前縁側領域Ａ２は径方向外側に露出している。

なお、ここで言う後縁側領域Ａ２とは、軸線Ｏ方向における翼本体４１ｄの寸法（翼長）のうち、後縁４１ｇを基準として翼長の２０％～８０％の領域である。より望ましくは、後縁側領域Ａ２は、翼長の３０％～７０％の領域である。最も望ましくは、後縁側領域Ａ２は、翼長の４０％～６０％の領域である。さらに、図４に示すように、シュラウド４１ｅは、隣接する一対の翼本体４１ｄ同士の間の間隔が最も狭くなる位置（スロート位置Ｓ）を覆っている。スロート位置Ｓは、翼本体４１ｄの腹面４１ｈにおける後縁４１ｇ側の端部と、隣接する翼本体４１ｄの背面４１ｉとの間を結ぶ直線上の位置である。

図３に示すように、シュラウド４１ｅは、周方向から見て矩形の断面形状を有している。これにより、チップ端面４１ｊの前縁側領域Ａ１と、シュラウド４１ｅの外周面４１ｋとの間には段差が形成されている。言い換えると、外周面４１ｋは前縁側領域Ａ１よりも径方向外側に位置している。また、図４に示すように、本実施形態では、シュラウド４１ｅの上流側を向く面、及び下流側を向く面はいずれも平坦状に延びている。さらに、シュラウド４１ｅの下流側を向く面は、複数の翼本体４１ｄの後縁４１ｇ同士を結ぶ直線上に位置している。

（作用効果）
ここで、シュラウド４１ｅを備えないフリースタンディング翼では、翼本体４１ｄがディスク４１ａによって内周側から支持されているのみであることから、翼端で振動が発生しやすい。そこで、翼間を接続するように環状のシュラウドを翼の外周側に設けることが考えられる。この場合、翼の前縁側から後縁側までの全域をシュラウドによって覆うことが従来一般的である。

しかしながら、上記のように翼本体４１ｄの前縁４１ｆ側から後縁４１ｇ側までの全域をシュラウドによって覆った場合、当該シュラウドの分だけ重量が増加してしまう。これにより、振動が発生しやすくなってしまうという課題があった。そこで、本実施形態では上述のように、後縁側領域Ａ２のみをシュラウド４１ｅによって覆う構成を採っている。

上記構成によれば、例えばシュラウド４１ｅが前縁側領域Ａ１、及び後縁側領域Ａ２のいずれをも覆っている構成に比べて、当該シュラウド４１ｅ自体の重量を低減することができる。その結果、フリースタンディング翼の場合に比べて、シュラウドを設けたことによって翼本体４１ｄの翼端の振動を低減することができることに加えて、シュラウド４１ｅ自体が軽量であることから当該シュラウド４１ｅによる励振力増大も回避することができる。

また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。図５に一例として示すインターフェアランスダイアグラムのように、シュラウド４１ｅの寸法体格を調整することによって、低次から高次までの各振動モードを変化させることができる。図５中では、実線の曲線が本実施形態に係るシュラウド４１ｅを適用した場合の振動モードを示し、破線の曲線がシュラウド４１ｅを取り付けない場合の振動モードを示している。また、直線で囲まれた領域は運転回転数の範囲を示している。同図に示すように、運転回転数の範囲における振動モード同士の間の間隔が広くなっていることから、共振を引き起こさずに運転することが可能な回転数域が、特に高次の領域で拡大していることが分かる。

ここで、翼本体４１ｄの後縁側領域Ａ２は前縁側領域Ａ１に比べて翼厚が小さいため、特に振動が発生しやすい。上記構成によれば、振動の発生しやすい後縁側領域Ａ２をシュラウドによって覆っている。これにより、振動の発生をさらに積極的に低減することができる。

さらに、上記構成によれば、スロート位置Ｓを含む後縁側領域Ａ２がシュラウド４１ｅによって覆われていることから、当該スロート位置Ｓで作動流体が径方向外側に流れてしまうことを回避することができる（シール性能を向上させることができる。）。これにより、動翼４１ｃの性能をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、シュラウド４１ｅは、軸線Ｏ方向における翼本体４１ｄの翼長の２０％～８０％の範囲を覆っている。この構成によれば、シュラウド４１ｅを設けたことによる重量増加を最小限に抑えつつ、翼本体４１ｄの振動を低減することができる。

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、変形例として図６に示すように、シュラウド４１ｅの外周面４１ｋが、チップ端面４１ｊと面一になるように構成することも可能である。つまり、この場合、シュラウド４１ｅが翼本体４１ｄに形成された切り欠きに収容された状態となっている。この構成によれば、翼本体４１ｄのチップ端面４１ｊとシュラウド４１ｅの外周面４１ｋとが面一になっていることから、ケーシング４２と動翼４１ｃとの間に段差が形成されない。これにより、当該ケーシング４２と動翼４１ｃとの間で発生する漏れ流れをさらに低減することができる。

＜第二実施形態＞
続いて、本開示の第二実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態では、シュラウド４１ｅの形状が第一実施形態とは異なっている。本実施形態に係るシュラウド４１ｅでは、下流側を向く面である下流面４１ｎは周方向に軸線Ｏ方向に揃っている一方で、上流側を向く面である上流面４１ｌは波型をなしている。

具体的には、上流面４１ｌには、下流側に向かって凹む複数の凹部４１ｍが形成されている。それぞれの凹部４１ｍは、互いに隣接する翼本体４１ｄ同士の間の部分に形成されている。つまり、シュラウド４１ｅのうち、翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分の軸線Ｏ方向の長さは、シュラウド４１ｅのうち、翼本体４１ｄが位置する部分の軸線Ｏ方向の長さよりも小さく設定されている。

上記構成によれば、シュラウドのうち、翼本体同士の間に位置する部分の軸線方向の長さが他の部分よりも小さいことから、シュラウドのさらなる軽量化を図ることができる。また、凹部４１ｍの大きさを適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。これにより、動翼４１ｃの設計の自由度をさらに高めることが可能となる。

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図８に第一変形例として示すように、上流面４１ｌではなく、下流面４１ｎに上流側に向かって凹む複数の凹部４１ｏを形成することも可能である。また、図９に第二変形例として示すように、上流面４１ｌに凹部４１ｍを形成するとともに、下流面４１ｎにも凹部４１ｏを形成することも可能である。これらの構成によってもシュラウド４１ｅの軽量化を図ることができる。また、振動モードの制御に対する設計の自由度をより一層高めることが可能となる。

なお、本実施形態に係るシュラウド４１ｅも、上記第一実施形態の変形例として説明したように、チップ端面４１ｊとシュラウド４１ｅの外周面とが面一になるように構成することが可能である。

＜第三実施形態＞
次いで、本開示の第三実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態では、シュラウド４１ｅの厚さ（径方向の寸法）が、翼本体４１ｄが位置する部分と、翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分とで異なっている。具体的には、シュラウド４１ｅにおける翼本体４１ｄが位置する部分の厚さに比べて、翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分４１ｐの厚さが小さくなっている。また、翼本体４１ｄが位置する部分から離間するに従って（つまり、部分４１ｐに近づくに従って）、シュラウド４１ｅの厚さが次第に小さくなっていることが望ましい。なお、図１０の例では、シュラウド４１ｅの外周面に凹部を形成することで厚さが変化しているが、図１１に示すように、内周面にも同様の凹部を形成してもよい。また、外周面と内周面の両方に凹部を形成してもよい。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードをよりきめ細かく制御することが可能となる。

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上述した第二実施形態に係る構成と、第三実施形態に係る構成とを組み合わせて適用することも可能である。また、第二変形例として図１２に示すように、シュラウド４１ｅの上流側（前縁側）になるほど厚さが小さくなるように構成することも可能である。この場合、周方向の全域で上流側（前縁側）の厚さが小さくなるように構成してもよいし、上記第三実施形態のように翼本体４１ｄ同士の間の部分のみで上流側（前縁側）の厚さが小さくなるように構成してもよい。第三変形例として図１３に示すように、下流側（後縁側）になるほど厚さが小さくなるように構成してもよい。また、上流側・下流側の厚さが中央部の厚さよりも小さくなるように構成してもよい。いずれの構成であっても、シュラウド４１ｅの軽量化と振動モードの精緻な制御の両立が可能となる。

＜第四実施形態＞
次に、本開示の第四実施形態について、図１４を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態では、圧縮機やポンプに適用されるインペラ２００に、シュラウド２０３が適用されている。

インペラ２００は、軸線Ｏ２を中心とする円柱状のディスク２０１と、ディスク２０１の外周面（主面２０１ａ）から外周側に向かって延びる複数のブレード２０２（翼）と、これら複数のブレード２０２の外周面を外側から覆うシュラウド２０３と、を備えている。ディスク２０１の主面２０１ａは、軸線Ｏ２方向一方側（つまり、流体が流れてくる側：上流側）から他方側（流体が流れ去る側：下流側）に向かうに従って、径方向外側に向かうように湾曲している。各ブレード２０２は、この主面２０１ａ上で周方向に間隔をあけて配列されている。各ブレード２０２は、上流側を向く前縁２０２ｂと、下流側を向く後縁２０２ｃと、を有する。また、詳しくは図示しないが、各ブレード２０２は、前縁２０２ｂ側から後縁２０２ｃ側に向かうに従って、周方向一方側から他方側に向かうようにねじれている。

ブレード２０２の外周側を向く面（ブレード外周面２０２ａ）のうち、前縁２０２ｂ側の部分は前縁側領域Ａ１とされ、後縁２０２ｃ側の部分は後縁側領域Ａ２とされている。なお、ここで言う後縁側領域Ａ２とは、上記第一実施形態と同様に、後縁２０２ｃを基準として、軸線Ｏ２方向におけるブレード２０２の長さの２０％～８０％の領域である。望ましくは、後縁側領域Ａ２は、ブレード２０２の長さの３０％～７０％の領域である。最も望ましくは、後縁側領域Ａ２は、ブレード２０２の長さの４０％～６０％の領域である。

シュラウド２０３は、ブレード外周面２０２ａのうち、後縁２０２ｃ側の端縁を含む部分（後縁側領域Ａ２）のみを外周側から覆っている。つまり、ブレード外周面２０２ａのうち、前縁側領域Ａ１は径方向外側に露出している。また、本実施形態では、前縁側領域Ａ１とシュラウド２０３の外周面２０３ａとの間には段差が形成されている。

上記構成によれば、ブレード２０２に生じる振動をシュラウド２０３によって低減することができる。また、シュラウド２０３をブレード２０２の軸線Ｏ２方向における全域に設けた場合に比べて、重量増加を抑えることもできる。これにより、インペラ２００を備える圧縮機やポンプをより安定的に運転することが可能となる。

以上、本開示の第四実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図１５に変形例として示すように、シュラウド２０３の外周面２０３ａと、前縁側領域Ａ１におけるブレード外周面２０２ａとが面一になるように構成することが可能である。

また、上述した第二実施形態、及び第三実施形態とそれらの変形例に係る各構成を本実施形態に係るシュラウド２０３に組み合わせて適用することも可能である。

さらに、各実施形態に共通の変形として、図１６に示す構成を採ることが可能である。上記の各実施形態では、シュラウド４１ｅ（又はシュラウド２０３）が、後縁側領域Ａ２を覆っている例について説明した。しかしながら、図１６に示すように、シュラウド４１ｅが前縁側領域Ａ１を覆っている構成を採ることも可能である。つまり、シュラウド４１ｅは、前縁側領域Ａ１、及び後縁側領域Ａ２のいずれか一方を覆っていればよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の翼（動翼４１ｃ，ブレード２０２）、及びブリスク翼は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る翼は、軸線Ｏ方向に流通する作動流体に曝されている翼であって、前記軸線Ｏに対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列され、径方向外側の端面であるチップ端面４１ｊに上流側に位置する前縁側領域Ａ１、及び下流側に位置する後縁側領域Ａ２が形成されている翼本体４１ｄと、前記翼本体４１ｄの外周側に設けられ、前記前縁側領域Ａ１、及び前記後縁側領域Ａ２のいずれか一方を覆うシュラウド４１ｅと、を備える。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅが前縁側領域Ａ１、及び後縁側領域Ａ２のいずれか一方のみを覆っている。これにより、例えばシュラウド４１ｅが前縁側領域Ａ１、及び後縁側領域Ａ２のいずれをも覆っている構成に比べて、当該シュラウド４１ｅ自体の重量を低減することができる。その結果、フリースタンディング翼の場合に比べて、シュラウド４１ｅを設けたことによって翼本体４１ｄの振動を低減することができることに加えて、シュラウド４１ｅ自体が軽量であることから当該シュラウド４１ｅによる励振力増大も回避することができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（２）第２の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅは前記後縁側領域Ａ２を覆い、前記前縁側領域Ａ１は径方向外側に露出している。

ここで、翼本体４１ｄの後縁側領域Ａ２は前縁側領域Ａ１に比べて翼厚が小さいため、特に振動が発生しやすい。上記構成によれば、振動の発生しやすい後縁側領域Ａ２がシュラウド４１ｅによって覆われている。これにより、振動の発生をさらに積極的に低減することができる。

（３）第３の態様に係る翼では、前記前縁側領域Ａ１、及び前記後縁側領域Ａ２のいずれか一方と前記シュラウド４１ｅの外周面とが面一になっている。

上記構成によれば、翼本体４１ｄのチップ端面４１ｊとシュラウド４１ｅの外周面とが面一になっていることから、ケーシングと翼との間に段差が形成されない。これにより、当該ケーシングと翼との間で発生する漏れ流れを低減することができる。

（４）第４の態様に係る翼では、前記後縁側領域Ａ２は、互いに隣接する一対の前記翼本体４１ｄ同士の間隔が最も小さくなるスロート位置Ｓを含む。

上記構成によれば、スロート位置Ｓを含む後縁側領域Ａ２がシュラウド４１ｅによって覆われていることから、当該スロート位置Ｓで作動流体が径方向外側に流れてしまうことを回避することができる（シール性能を向上させることができる。）。これにより、翼の性能をさらに向上させることができる。

（５）第５の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅは、前記軸線Ｏ方向における前記翼本体４１ｄの翼長の２０％～８０％の範囲を覆っている。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅを設けたことによる重量増加を最小限に抑えつつ、翼本体４１ｄの振動を低減することができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（６）第６の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅのうち、前記翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分の前記軸線Ｏ方向の長さは、前記シュラウド４１ｅのうち、前記翼本体４１ｄが位置する部分の前記軸線Ｏ方向の長さよりも小さく設定されている。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのうち、翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分の軸線Ｏ方向の長さが他の部分よりも小さいことから、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。

（７）第７の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅの上流側を向く端面は、前記翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分で下流側に向かって凹んでいる。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（８）第８の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅの下流側を向く端面は、前記翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分で上流側に向かって凹んでいる。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（９）第９の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅのうち、前記翼本体４１ｄ同士の間に位置する部分の径方向の厚さは、前記シュラウド４１ｅのうち、前記翼本体４１ｄが位置する部分の径方向の厚さよりも小さく設定されている。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（１０）第１０の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅの前縁側の径方向の厚さは、上流側になるほど小さくなっている。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（１１）第１１の態様に係る翼では、前記シュラウド４１ｅの後縁側の径方向の厚さは、下流側になるほど小さくなっている。

上記構成によれば、シュラウド４１ｅのさらなる軽量化を図ることができる。また、シュラウド４１ｅの寸法体格を適宜調整することにより、特定の振動モードを制御することが可能となる。

（１２）第１２の態様に係るブリスク翼（動翼列４１）は、上記いずれか一の態様に係る翼と、該翼の径方向内側に一体に設けられ、前記軸線を中心とする円盤状をなすディスク４１ａと、を備える。

上記構成によれば、振動が低減され、かつ軽量化されたブリスク翼を得ることができる。

１００ ロケットエンジン
１ 液体水素ターボポンプ
２ 液体酸素ターボポンプ
３ エンジン本体
４ 燃料ライン
５ 酸化剤ライン
６ 冷却ライン
７ 回収ライン
８ 燃料バルブ
９ 酸化剤バルブ
１０ 冷却材バルブ
１１，２１ ポンプ本体
１２，２２ タービン
３１ 燃焼室
３２ ノズル
４０ シャフト
４１ 動翼列
４１ａ ディスク
４１ｂ プラットフォーム
４１ｃ 動翼（翼）
４１ｄ 翼本体
４１ｅ シュラウド
４１ｆ 前縁
４１ｇ 後縁
４１ｈ 腹面
４１ｉ 背面
４１ｊ チップ端面
４１ｋ 外周面
４１ｌ 上流面
４１ｍ 凹部
４１ｎ 下流面
４１ｏ 凹部
４１ｐ 部分
２００ インペラ
２０１ ディスク
２０１ａ 主面
２０２ ブレード（翼）
２０２ａ ブレード外周面
２０２ｂ 前縁
２０２ｃ 後縁
２０３ シュラウド
２０３ａ 外周面
Ａ１ 前縁側領域
Ａ２ 後縁側領域
Ｏ，Ｏ２ 軸線
Ｓ スロート位置

Claims (12)

1. 軸線方向に流通する作動流体に曝されている翼であって、
   前記軸線に対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列され、径方向外側の端面であるチップ端面に上流側に位置する前縁側領域、及び下流側に位置する後縁側領域が形成されている翼本体と、
   前記翼本体の外周側に設けられ、前記前縁側領域、及び前記後縁側領域のいずれか一方を覆うシュラウドと、
   を備える翼。
2. 前記シュラウドは前記後縁側領域を覆い、前記前縁側領域は径方向外側に露出している請求項１に記載の翼。
3. 前記前縁側領域、及び前記後縁側領域のいずれか一方と前記シュラウドの外周面とが面一になっている請求項１又は２に記載の翼。
4. 前記後縁側領域は、互いに隣接する一対の前記翼本体同士の間隔が最も小さくなるスロート位置を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の翼。
5. 前記シュラウドは、前記軸線方向における前記翼本体の翼長の２０％～８０％の範囲を覆っている請求項１から４のいずれか一項に記載の翼。
6. 前記シュラウドのうち、前記翼本体同士の間に位置する部分の前記軸線方向の長さは、前記シュラウドのうち、前記翼本体が位置する部分の前記軸線方向の長さよりも小さく設定されている請求項１から５のいずれか一項に記載の翼。
7. 前記シュラウドの上流側を向く端面は、前記翼本体同士の間に位置する部分で下流側に向かって凹んでいる請求項６に記載の翼。
8. 前記シュラウドの下流側を向く端面は、前記翼本体同士の間に位置する部分で上流側に向かって凹んでいる請求項６又は７に記載の翼。
9. 前記シュラウドのうち、前記翼本体同士の間に位置する部分の径方向の厚さは、前記シュラウドのうち、前記翼本体が位置する部分の径方向の厚さよりも小さく設定されている請求項１から８のいずれか一項に記載の翼。
10. 前記シュラウドの前縁側の径方向の厚さは、上流側になるほど小さくなっている請求項１から９のいずれか一項に記載の翼。
11. 前記シュラウドの後縁側の径方向の厚さは、下流側になるほど小さくなっている請求項１から１０のいずれか一項に記載の翼。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の翼と、
    該翼の径方向内側に一体に設けられ、前記軸線を中心とする円盤状をなすディスクと、
    を備えるブリスク翼。

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