JP4562112B2 - ターボファンエンジンブレードの取り外し及びアクセスのための脆弱カバー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンのターボファンエンジンブレード用の改良されたカバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一部のターボファン式航空機エンジンは、ファンブレードの半径方向外方への移動を必要とするファンブレード設計になっている。即ち、ファンブレードの取り外しを可能にするためには、ブレードを適所にピン固定するファンブレードピンを取り外す必要がある。次に、ブレードは、エンジンの中心線から移動されて初めて、エンジンから取り外すことが可能となる。このようなブレードの取り外しを可能にするために、構造包囲ファンケースには、凹み又はポケットが必要である。この凹んだポケット即ちブレードポートは、取り外し可能なカバーを備え、包囲ケースの内径を滑らかな流路表面に保つ必要がある。現行の技術では、このブレードポートカバーは、一般的に、設置を容易にするためのねじ付き挿入部を備えたアルミニウム鋳物で作られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
不都合なことに、ブレードポート及びカバーは、ファンブレードが破損すると、有害に作用することがある。ブレードポート部分は、強固な壁状形状を構成している。この形状は、包囲ケースの他の部分とは異なる反応を示す。壊れたファンブレードの破片が、この部分に衝突すると、破片は急激に減速して他のファンブレードに衝突する確率が大きく、そのファンブレードも同様に破損することになる可能性が増大する。更に、カバーは、そのような衝突により容易に引裂かれて、衝突により他のブレードに付加的な損傷を与える懼れがある無拘束塊となる可能性がある。
【０００４】
従って、ターボファン式航空機エンジンのブレードポート部分の構造を改良することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
現行のカバー構造を改良するために、脆弱な材料でブレードポートカバーの本体を形成することを提案する。更に、脆性破壊の開始部位として作用する複数の小半径の内側隅角部を組込んだ幾何学的設計をカバーに施す。
【０００６】
従って、本発明は、ターボファン式航空機エンジンのブレードポート部分を形成するための改良構造を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には、ターボファン式航空機エンジン１０の部分構造図が示されている。図１に示すようなある種のエンジン構造では、ファンブレードは、構造を変更することなく、摺動させて取り外すことはできない。エンジンに組み合わされたファンブレード１２は、断面のあるピン１４で適所にピン固定されている。ピン１４は、ファンブレード１２を取り外すときに、取り外される。そのためには、ファンブレード１２を、矢印１６の方向である半径方向外方に移動させる必要がある。しかしながら、包囲ケース１８が、このような半径方向外方の移動を妨げることになるため、図２に示す凹み２０が、ファンケース１８に組込まれている。脆弱部品２２は、図３に最もよく示されており、凹み２０を覆う。カバー取り付けボルト２４が、ファンケース１８の表面を通して挿入され、凹み２０を覆うカバー２２を固定することができる。
【０００８】
現行の技術では、このカバー２２は、一般的には、アルミニウム鋳物で作られている。しかしながら、本発明では、脆弱なポリマー材料を用いてブレードポートカバー２２の本体を形成する。好適な材料の例は、ガラス又は炭素で補強したポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。脆弱な材料のカバー２２は、必要とされる機能を果たすための強度及び疲労特性を有するが、同等のアルミニウム鋳物部品より密度、従って質量がはるかに小さい。
【０００９】
カバー２２を製造する際には、プラスチック材料は、本質的にアルミニウムより剛性で劣るため、カバーの２つの取り付け位置の間に弓形部材２６を付加することにより、必要な部品剛性を維持する。また、支持部材２６も脆弱材料であることが好ましく、脆弱部品２２のほぼ縦方向の長さに沿って弓形になっている。強度と剛性とが釣り合うことにより、構造を励振する振動数での振動を防止し、更に、本発明によりもたらされる脆性を助長する。複数の防振バンパ２８を用いて、カバー２２内の振動応力を軽減することができる。
【００１０】
繊維補強材を用いると、材料が脆くなり、材料を損傷するのに必要とされる衝撃力が減少する。また、繊維を付加すると、材料係数が増大し、その結果、部品剛性が増大する。製造中の制御を改善するために、機械加工原点３０を用いることができる。また、これらの原点は、カバーを適切な組み立て位置に確実に合わせるという機械的特徴も付与する。遊離したカバーの質量が小さいということは、カバーに衝突する可能性があるファンブレードにかかる応力が小さいということを意味する。これにより、ブレード１２が破損し、更にエンジンの損傷を引き起こす可能性が減少する。
【００１１】
脆弱カバーの他の実施形態では、カバー２２に幾何学的設計を用いることができる。幾何学的設計には、複数の小半径の内側隅角部２４が含まれる。２つの面が交わるいずれか１つ又はそれ以上の部位で、内側隅角部に小半径（小さな丸み）を付けることができる。小半径の内側隅角部は、脆性破壊を促進する開始部位２４として働く。このような隅角部又は一体のノッチ２４は、破損したファンブレードの破片が衝突したとき、確実に、カバー２２が容易に破壊するようにするのに役立つ。
【００１２】
引き続き図２を参照すると、取り外し可能なカバー２２により、包囲ケース１８の内径上を表面３２に沿って滑らかな流路にしておくことができる。脆弱なプラスチック構造物２２は、アブレイダブル(abradable)材料３４を含み、ファンブレード先端とケーシングとの間の隙間を少なくすることができるようにする。性能を高めるためには、隙間が少ないことが望ましく、アブレイダブル材料は、構造物を損傷することなくファンブレード先端が擦過することができる捨て材料である。最後に、図２に示すように、構成要素３６内のねじ付き挿入部により、包囲ケース１８にカバー２２を取り付けることができる。
【００１３】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、本発明の技術的範囲から離れることなく、種々の変更を加えることができ、要素を同等物で置き換えることができることは、当業者には理解されよう。例えば、この設計は、種々の環境で種々の部品に応用することができる。更に、本発明の本質的な技術的範囲から離れることなく、多くの修正を行い、特定の状況又は材料を本発明の教示内容に適合させることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために意図した最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に含まれる全ての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エンジンファンブレード及び組み合わされた包囲ケースを備えるターボファン式航空機の部分構造を示す図。
【図２】 脆弱カバーを備えるファンブレード包囲ケースを示す図。
【図３】 本発明の脆弱カバー構造の詳細図。
【符号の説明】
１８ 包囲ケース
２０ 凹み
２２ 脆弱カバー
２４ 取り付けボルト

Claims (7)

1. ファンブレードの取り外し及びアクセス構造を備える、ターボファンエンジン（１０）のファンブレード用の包囲ケース（１８）であって、
   該エンジンファンブレード（１２）を包囲ケース（１８）から取り外す時に、前記エンジンファンブレード（１２）の半径方向外方への移動を可能にするための前記包囲ケース（１８）内の凹み（２０）と、
   該凹み（２０）を覆うための脆弱部品（２２）と、
   を備えることを特徴とする、包囲ケース（１８）。
2. 前記脆弱部品（２２）は、該脆弱部品（２２）に剛性を付与するための脆弱支持要素（２６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の包囲ケース（１８）。
3. 前記脆弱支持要素（２６）は、前記脆弱部品（２２）の縦方向の長さに沿って弓形要素を備えることを特徴とする、請求項２に記載の包囲ケース（１８）。
4. 前記脆弱部品（２２）は、ポリエーテルエーテルケトン材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の包囲ケース（１８）。
5. 前記ポリエーテルエーテルケトン材料は、前記脆弱部品（２２）の脆性を助長する繊維補強材を含むことを特徴とする、請求項４に記載の包囲ケース（１８）。
6. 脆性破壊のための開始部位（２４）を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の包囲ケース（１８）。
7. 前記開始部位（２４）は、面の交差位置に、複数の小半径の内側隅角部（２４）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の包囲ケース（１８）。

Images