JP2600039Y2 - ファンエクジットガイドベーン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はファンエクジットガイド
ベーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は航空機に用いられているバイパス
型ターボファンエンジンの一例を示すもので、１は略円
筒状の外筒２内に同軸に配置された外筒２よりも長さが
短い内筒、３は内筒１内に回転自在に支持された低圧圧
縮機駆動軸、４は低圧圧縮機駆動軸３の前後方向中間部
に回転自在に外嵌された高圧圧縮機駆動軸である。

【０００３】５は低圧圧縮機駆動軸３の前方Ａ側端部に
連結された低圧圧縮機ディスク、６は低圧圧縮機ディス
ク５の外周面に前記内筒１の前方Ａ側に位置するように
取り付けられた低圧圧縮機動翼、７は低圧圧縮機ディス
ク５の外周面に前記内筒１内に位置するように取り付け
られた低圧圧縮機動翼、８は前記内筒１の内周面に低圧
圧縮機動翼７の後方Ｂ側に位置するように取り付けられ
た低圧圧縮機静翼である。

【０００４】９は内筒１内に配置され前記高圧圧縮機駆
動軸４の前方Ａ側端部に連結された高圧圧縮機ディス
ク、１０は高圧圧縮機ディスク９の外周面に取り付けら
れた高圧圧縮機動翼、１１は前記内筒１の内周面に高圧
圧縮機動翼１０の後方Ｂ側に位置するように取り付けら
れた高圧圧縮機静翼である。

【０００５】１２は内筒１内に配置され高圧圧縮機駆動
軸４の後方Ｂ側端部に連結された高圧タービンディス
ク、１３は高圧タービンディスク１２の外周面に取り付
けられた高圧タービン動翼、１４は前記内筒１の内周面
に高圧タービン動翼１３の後方Ｂ側に位置するように取
り付けられた高圧タービン静翼である。

【０００６】１５は内筒１内に配置され前記低圧圧縮機
駆動軸３の後方Ｂ側端部に連結された低圧タービンディ
スク、１６は前記内筒１内に配置され低圧タービンディ
スク１５の外周面に取り付けられた低圧タービン動翼で
ある。

【０００７】１７は前記内筒１内の高圧圧縮機ディスク
９と高圧タービンディスク１２との間に形成される空気
流路１８内に配置された燃焼室、１９は前記外筒２の内
周面と内筒１の外周面により形成されるバイパス流路２
０に配置されたファンエクジットガイドベーン（静翼）
である。

【０００８】上述した構造を有するバイパス型ターボエ
ンジンでは、燃焼室１７内で燃料と空気の混合気を燃焼
させると、燃焼ガスが燃焼室１７から後方Ｂ側へ向って
流れ、この燃焼ガスの圧力により高圧タービン動翼１
３、低圧タービン動翼１６が回転し、更に、燃焼ガスが
外筒２の後方Ｂ側へ向って噴出して推力が発生する。

【０００９】高圧タービン動翼１３に生じた回転力は、
高圧タービンディスク１２、高圧圧縮機駆動軸４、高圧
圧縮機ディスク９を介して高圧圧縮機動翼１１へ、ま
た、低圧タービン動翼１６に生じた回転力は、低圧ター
ビンディスク１５、低圧圧縮機駆動軸３、低圧圧縮機デ
ィスク５を介して低圧圧縮機動翼６，７にそれぞれ伝達
され、前記高圧圧縮機動翼１１及び低圧圧縮機動翼６，
７が回転する。

【００１０】前方Ａ側から外筒２内を経て内筒１内へ流
入する空気は、低圧圧縮機動翼６，７及び低圧圧縮機静
翼８により圧縮された後、更に、高圧圧縮機動翼１１及
び高圧圧縮機静翼１４によって更に高い圧力に圧縮され
る。

【００１１】この圧縮された空気は、燃焼室１７に流入
して燃料と混合され、空気と燃料の混合気が燃焼するこ
とにより燃焼ガスが発生し、該燃焼ガスが内筒１の後方
Ｂ側へ向って流れる。

【００１２】一方、前方Ａ側から外筒２内を経てバイパ
ス流路２０に流入する空気は、低圧圧縮機動翼６及びフ
ァンエクジットガイドベーン１９により圧縮されて外筒
２の後方Ｂ側へ向って噴出し、この空気の流れによって
も航空用バイパス型ターボエンジンに推力が発生する。

【００１３】このようなバイパス型ターボエンジンで
は、従来、各部材を金属により形成していたが、近年、
推力が６００００ポンド程度の比較的大型のバイパス型
ターボエンジンにおいて、他の部材と比較して熱影響を
受けにくく、負荷応力があまり大きく作用しないファン
エクジットガイドベーン１９を、カーボン繊維により強
化したエポキシ系樹脂（熱硬化性樹脂）によって形成
し、エンジンの軽量化を図ったものがある。

【００１４】上記エポキシ樹脂は、硬化すると高強度で
耐熱性に富む反面、脆性が高く衝撃力に弱いという物性
を有しているが、大型のバイパス型ターボエンジンでは
ファンエクジットガイドベーン１９の厚さを充分に確保
できるので、エポキシ樹脂を用いても、鳥打込み（飛行
中、エンジン内に鳥が吸込まれてエンジンの内部材に衝
突すること）や氷塊の吸込み（飛行中、エンジンの外筒
２の前方Ａ側端部に付着した氷塊が脱落する際に、エン
ジン内に吸込まれてエンジンの内部材に衝突すること）
が発生したときの衝撃に耐え得るような強度をファンエ
クジットガイドベーン１９に具備させることができる。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】ところが、推力が２５
０００ポンド程度の比較的小型のバイパス型ターボエン
ジンにおいて、エポキシ樹脂を用いてファンエクジット
ガイドベーン１９を形成したとすると、ファンエクジッ
トガイドベーン１９の厚さが大型のバイパス型ターボエ
ンジンに比べて薄くなるため、前述した鳥打込みや氷塊
の吸込みが発生した際に生じる衝撃に耐え得る強度をフ
ァンエクジットガイドベーン１９に具備させることがで
きない。

【００１６】

【調査結果による知見】かかる問題を解決するために考
案者らは、種々の合成樹脂の物性について鋭意調査を行
った結果、熱硬化性樹脂に比べて靭性が高く、衝撃力に
対して粘り強い物性を有している熱可塑性樹脂のうち、
特にＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）が
ファンエクジットガイドベーン１９を形成する材料とし
て適当なものであるとの知見を得るに至った。

【００１７】

【考案の目的】本考案は、前述した実情に鑑みなしたも
ので、厚さが薄いファンエクジットガイドベーンに所要
の耐衝撃性能を具備させることを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案のファンエクジットガイドベーンにおいて
は、炭素繊維を包含したＰＥＥＫをシート状に形成した
炭素繊維強化樹脂シート材を複数積層するとともに所要
の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫをシート状に
形成した樹脂シート材を挿入し且つ隣接する炭素繊維強
化樹脂シート材同士あるいは隣接する炭素繊維強化樹脂
シート材と樹脂シート材をそれぞれ熱融着によって接着
したベーン本体形成部と、該ベーン本体形成部の前縁部
並びに後縁部を被覆し且つベーン本体形成部に熱融着に
よって接着されたＰＥＥＫよりなるベーン前縁形成部並
びにベーン後縁形成部と、前記ベーン本体形成部、ベー
ン前縁形成部、ベーン後縁形成部の表面を全体的に被覆
し且つそれらの部材の熱融着により接着されたＰＥＥＫ
よりなるベーン表層部とを備えている。

【００１９】

【作用】本考案のファンエクジットガイドベーンでは、
ベーン本体形成部、ベーン前縁形成部、ベーン後縁形成
部、ベーン表層部のそれぞれに、靱性が高く、衝撃力に
対して粘り強い物性を有しているＰＥＥＫを適用し、こ
れらの部材を相互に熱融着により接着して、厚さが薄い
ファンエクジットガイドベーンの耐衝撃性能の向上を図
る。また、ベーン本体形成部、ベーン前縁形成部、ベー
ン後縁形成部の表面を、ＰＥＥＫよりなるベーン表層部
で全体的に被覆することにより、ファンエクジットガイ
ドベーンに対する砂、氷粒等の擦過に起因したベーン本
体形成部の炭素繊維強化樹脂シート材の炭素繊維の外部
への露出を抑制する。

【００２０】

【実施例】以下本考案の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

【００２１】図１及び図２は本考案のファンエクジット
ガイドベーンの一実施例を示すもので、２１はベーン本
体形成部、２２はベーン本体形成部２１の前縁部を被覆
し且つベーン本体形成部２１に熱融着によって接着され
たベーン前縁形成部、２３はベーン本体形成部２１の後
縁部を被覆し且つベーン本体形成部２１に熱融着によっ
て接着されたベーン後縁形成部、２４は前記ベーン本体
形成部２１、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部
２３の表面を被覆し且つそれらの部材に熱融着により接
着されたベーン表層部である。

【００２２】ベーン本体形成部２１は、炭素繊維を包含
したＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）を
シート状に形成した炭素繊維強化樹脂シート材２５を複
数積層するとともに、所要の炭素繊維強化樹脂シート材
２５間にＰＥＥＫをシート状に形成した樹脂シート材２
６を挿入し、隣接する炭素繊維強化樹脂シート材２５同
士あるいは炭素繊維強化樹脂シート材２５と樹脂シート
材２６をそれぞれ熱融着によって接着した構造を有して
いる。

【００２３】また、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁
形成部２３、ベーン表層部２４はいずれもＰＥＥＫによ
り形成されている。

【００２４】上述したファンエクジットガイドベーンを
製造する際には、製造すべきファンエクジットガイドベ
ーンの形状に合致するような形状に裁断した炭素繊維強
化樹脂シート材２５を順次積層するとともに所要の炭素
繊維強化樹脂シート材２５間に樹脂シート材２６を挿入
して積層体を形成する。

【００２５】更に、上記積層体の前縁部並びに後縁部を
ＰＥＥＫのシート材により複数層にわたって被覆し、こ
のシート材の表層部及び前記積層体の表面をＰＥＥＫの
シート材により被覆した後、金型により加熱圧下成形し
て隣接する炭素繊維強化樹脂シート材２５またはＰＥＥ
Ｋのシート材同士、あるいは炭素繊維強化樹脂シート材
２５と樹脂シート材２６をそれぞれ熱融着によって一体
的に接着させ、ファンエクジットガイドベーンを構成す
る。

【００２６】このとき、隣接する炭素繊維強化樹脂シー
ト材２５同士あるいは炭素繊維強化樹脂シート材２５と
樹脂シート材２６が接着されることによりベーン本体形
成部２１が形成される。

【００２７】また、積層体の前縁部並びに後縁部を被覆
する複数層のＰＥＥＫのシート材同士がそれぞれ接着さ
れることよりベーン前縁形成部２２並びにベーン後縁形
成部２３が形成され、更に、前記積層体の表面及びベー
ン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３となるシート
材の表層部を被覆するＰＥＥＫのシート材が、積層体並
びにベーン前縁形成部２２，ベーン後縁形成部２３に接
着されることによりベーン表層部２４が形成される。

【００２８】上述したファンエクジットガイドベーン
は、主として靭性に富んだ物性のＰＥＥＫにより構成さ
れ、また、ベーン本体形成部２１を形成する所要の炭素
繊維強化樹脂シート材２５間にＰＥＥＫのみよりなる樹
脂シート材２６を配置しているので耐衝撃性が高く、鳥
打込みや氷塊の吸込み等の衝撃により破損することがな
い。

【００２９】また、ベーン表層部２４、ベーン前縁形成
部２２、ベーン後縁形成部２３には耐エロージョン性が
高いＰＥＥＫを使用しているので、砂、氷粒等がファン
エクジットガイドベーンの表面を連続的に擦過したとき
には、砂、氷粒等によりベーン表層部２４、ベーン前縁
形成部２２、ベーン後縁形成部２３が削り取られること
があるが、ベーン本体形成部２１は外部に露出していな
いので、該ベーン本体形成部２１を構成する炭素繊維強
化樹脂シート材２５の炭素繊維が直ちに外部へ露出して
しまうことがない。

【００３０】なお、本考案のファンエクジットガイドベ
ーンは、上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。

【００３１】

【考案の効果】以上述べたように、本考案のファンエク
ジットガイドベーンによれば下記の様な種々の優れた効
果を奏し得る。

【００３２】（１）ベーン本体形成部、ベーン前縁形成
部、ベーン後縁形成部、ベーン表層部のそれぞれに、靱
性が高く、衝撃力に対して粘り強い物性を有しているＰ
ＥＥＫを適用し、これらの部材を相互に熱融着により接
着しているので、厚さが薄いファンエクジットガイドベ
ーンにおいても、耐衝撃性能の向上を図ることができ
る。

【００３３】（２）ベーン本体形成部、ベーン前縁形成
部、ベーン後縁形成部の表面を、ＰＥＥＫよりなるベー
ン表層部で全体的に被覆しているので、砂、氷粒等がフ
ァンエクジットガイドベーンを擦過しても、ベーン本体
形成部を構成する炭素繊維強化樹脂シート材の炭素繊維
が直ちに外部へ露出してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のファンエクジットガイドベーンの一実
施例を示す断面図である。

【図２】本考案のファンエクジットガイドベーンの一実
施例の前縁部における部材配置図である。

【図３】バイパス型ターボファンエンジンの一例を示す
概念図である。

【符号の説明】

２１ ベーン本体形成部 ２２ ベーン前縁形成部 ２３ ベーン後縁形成部 ２４ ベーン表層部 ２５ 炭素繊維強化樹脂シート材 ２６ 樹脂シート材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 盛田 英夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)考案者 近藤 操 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)考案者 成清 勉 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 横浜第一工 場内 (72)考案者 山下 昌信 東京都田無市向台町三丁目５番１号 石 川島播磨重工業株式会社 田無工場内 (72)考案者 坂本 秀則 東京都保谷市柳沢６丁目１番１号 石川 島ジェットサービス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−258928（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−41933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−85278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−56901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5101（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−152005（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−5329（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−10878（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−37284（ＪＰ，Ｂ２) 英国特許1500776（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01D 5/14 F02C 7/00 F02K 7/06 F04D 29/54

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素繊維を包含したＰＥＥＫをシート状
   に形成した炭素繊維強化樹脂シート材を複数積層すると
   ともに所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫを
   シート状に形成した樹脂シート材を挿入し且つ隣接する
   炭素繊維強化樹脂シート材同士あるいは隣接する炭素繊
   維強化樹脂シート材と樹脂シート材をそれぞれ熱融着に
   よって接着したベーン本体形成部と、該ベーン本体形成
   部の前縁部並びに後縁部を被覆し且つベーン本体形成部
   に熱融着によって接着されたＰＥＥＫよりなるベーン前
   縁形成部並びにベーン後縁形成部と、前記ベーン本体形
   成部、ベーン前縁形成部、ベーン後縁形成部の表面を全
   体的に被覆し且つそれらの部材の熱融着により接着され
   たＰＥＥＫよりなるベーン表層部とを備えてなることを
   特徴とするファンエクジットガイドベーン。