JP5576597B2 - 中空エーロホイル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、壁に対して実質的に斜行方向に延びるウェブは、壁に対して45°の角度で配置される。
好ましくは、壁に対して実質的に垂直方向に延びるウェブ及び壁に対して実質的に斜行方向に延びるウェブは、エーロホイルのエーロホイル部分の第1領域に配置されている。
好ましくは、壁に対して実質的に斜行方向に延びるウェブは、エーロホイルのエーロホイル部分の第2領域に配置されている。
好ましくは、ウェブのうちの少なくとも幾つかは、壁に対して90°乃至45°の角度で延びている
好ましくは、壁に対して90°乃至45°の角度で延びるように構成されたウェブは、第3領域に配置されている。
好ましくは、ウェブのうちの幾つかと壁との間の角度は、第2領域と隣接した45°の角度から、第1領域と隣接した80°又は90°の角度まで徐々に変化する。
好ましくは、中空エーロホイルは、選択的レーザー溶融、選択的マイクロ波溶融、又は選択的電子ビーム溶融によって付着した金属を含む。
更に一般的には、第1領域Aには、70°乃至90°の角度で配置されたウェブ52A及び40°乃至50°の角度で配置されたウェブ52Bが設けられており、第2領域Bには、±40°乃至±50°の角度で配置されたウェブ52Bが設けられており、第3領域Cには、40°乃至50°の角度で配置されたウェブ52B及び40°乃至90°の角度で配置されたウェブ52Cが設けられている。
実質的に垂直方向に延びるウェブ52A及び実質的に斜行方向に延びるウェブ52Bを含む別の構成を図5に示す。この構成は、図4に示す構成と同様である。図5では、ウェブ52Aは、壁46及び48に対して90°の角度で配置されており、ウェブ52Bは、壁46及び48に対して45°の角度で配置されている。ウェブ52A及び52Bは図4に示すウェブよりも薄く、圧縮ウェブ52Aは図4に示すウェブよりも立っており、ウェブ52Aと壁46及び48との間の接合部は、ウェブ52Bと壁46及び48との間の接合部とは別である。これにより、座屈に対し、壁46及び48にピーク応力の利点を提供する。投影ウェブ荷重交差は、壁中立軸線(wall neutral axis) に近い。
この他、エーロホイルの中空性を向上でき、比較的小型のエーロホイルを中空にでき、即ち、中空に形成されるエーロホイルの大きさが小さくなるという利点が得られる。ウェブにより良好に支持されるため、凹状の圧力表面の厚さ及び凸状の吸引壁の厚さを小さくでき、壁とコア/ウェブとの厚さの比は現在の製造プロセスでは制限される。
12 入口
14 ファン区分
16 コンプレッサ区分
18 燃焼区分
20 タービン区分
22 排気区分
24 ファン
26 シャフト
28 ファンロータ
30 ファンブレード
32 ファンケーシング
34 ファンダクト
36 コアエンジンケーシング
38 ファン出口ガイドベーン
40 エーロホイル部分
42 前縁
44 後縁
46 圧力表面壁
47 根元
48 吸引表面壁
49 プラットホーム
50 キャビティ
52 ウェブ
Claims (15)
- 中空エーロホイルにおいて、
前縁と、後縁と、前記前縁から前記後縁まで延びる凹状圧力表面壁と、前記前縁から前記後縁まで延びる凸状吸引表面壁とを有するエーロホイル部分であって、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁が、連続する材料からなることによって一体であるとともにキャビティを形成し、複数のウェブが前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間で前記キャビティに亘って延びている、エーロホイル部分を含み、
前記複数のウェブは、連続する材料からなることによって、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁と一体であり、
前記ウェブのうちの少なくとも一つのウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延び、
前記ウェブのうちの少なくとも一つのウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に斜行方向に延び、
前記中空エーロホイルは、前記前縁と前記後縁との間の中間の位置、または、該中間の近傍の位置にある第1領域と、前記前縁及び前記後縁のうちの少なくとも一方と隣接している第2領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる複数のウェブと、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる複数のウェブと、を有し、
前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる前記ウェブの各々は、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる、隣接したウェブの対の夫々の間を延び、
前記第2の領域は、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる複数のウェブを有し、前記第2の領域は、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びるウェブを有しているだけであり、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる交互のウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して反対向きの角度で配置されており、
前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して70°乃至90°の角度で配置され、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に斜行方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して40°乃至50°の角度で配置された
中空エーロホイル。 - 請求項1に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記中空エーロホイルは、前記第1領域と前記第2領域との間にある第3領域を有し、
前記第3領域は、
前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を延びる複数のウェブであって、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁との角度が実質的に斜行から実質的に垂直に徐々に変化する複数のウェブ
と交互に配置された、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる複数のウェブを有する
中空エーロホイル。 - 請求項1に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記第1領域において、前記実質的に斜行方向に延びる前記ウェブは、取り付け端を有し、前記実質的に垂直方向に延びる前記ウェブは、前記実質的に斜行方向に延びる前記ウェブの前記取り付け端に設けられた、中空エーロホイル。 - 請求項1に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記第1領域において、前記実質的に垂直方向に延びる前記ウェブと、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁と、の間の接合部は、前記実質的に斜行方向に延びる前記ウェブと、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁と、の間の接合部と離れている
中空エーロホイル。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に斜行方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して45°の角度で配置される、中空エーロホイル。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して80°又は90°の角度で配置される、中空エーロホイル。 - 請求項2に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して90°乃至45°の角度で延びるように構成された前記ウェブは、前記第3領域に配置されている、中空エーロホイル。 - 請求項7に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記第3領域は、前記第1領域と前記第2領域との間にあり、前記第1領域と前記第2領域との間に移行部を形成する、中空エーロホイル。 - 請求項8に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記ウェブのうちの幾つかと前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁との間の角度は、前記第2領域と隣接した45°の角度から、前記第1領域と隣接した80°又は90°の角度まで徐々に変化する、中空エーロホイル。 - 請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記中空エーロホイルは、中空ファンブレード、中空プロップファンブレード、中空ファン出口ガイドベーン、又は中空エンジン区分ステータベーンである、中空エーロホイル。 - 請求項1乃至10のうちのいずれか一項に記載の中空エーロホイルにおいて、
前記中空エーロホイルは、選択的レーザー溶融、選択的マイクロ波溶融、又は選択的電子ビーム溶融によって付着した金属を含む、中空エーロホイル。 - 中空エーロホイルの製造方法であって、
前記中空エーロホイルは、前縁と、後縁と、前記前縁から前記後縁まで延びる凹状圧力表面壁と、前記前縁から前記後縁まで延びる凸状吸引表面壁とを有するエーロホイル部分であって、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁が、連続する材料からなることによって一体であるとともにキャビティを形成し、複数のウェブが前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間で前記キャビティに亘って延びているエーロホイル部分を含み、
前記複数のウェブは、連続する材料からなることによって、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁と一体であり、
前記ウェブのうちの少なくとも一つのウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延び、
前記ウェブのうちの少なくとも一つのウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に斜行方向に延び、
前記中空エーロホイルは、前記前縁と前記後縁との間の中間の位置、または、該中間の近傍の位置にある第1領域と、前記前縁及び前記後縁のうちの少なくとも一方と隣接している第2領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる複数のウェブと、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる複数のウェブと、を有し、
前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる前記ウェブの各々は、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる、隣接したウェブの対の夫々の間を延び、
前記第2の領域は、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる複数のウェブを有し、前記第2の領域は、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びるウェブを有しているだけであり、前記凹状圧力表面壁と前記凸状吸引表面壁との間を実質的に斜行方向に延びる交互のウェブが、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して反対向きの角度で配置されており、
前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に垂直方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して70°乃至90°の角度で配置され、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して実質的に斜行方向に延びる前記ウェブは、前記凹状圧力表面壁及び前記凸状吸引表面壁に対して40°乃至50°の角度で配置された、
中空エーロホイルの製造方法において、
(a)一層の金属粉体をプラットホームに付着する工程と、
(b)放射ビームを所定のパターンで金属粉体層に差し向けて、前記放射ビームが前記金属粉体層に当たる場所の金属粉体を溶融し焼結し、一層の中空エーロホイルを形成する工程と、
前記工程(a)及び(b)を繰り返し、前記中空エーロホイルを一層ずつ形成する工程とを含む、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
レーザービームを前記金属粉体層に差し向ける工程を含む、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
マイクロ波ビームを前記金属粉体層に差し向ける工程を含む、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
電子ビームを前記金属粉体層に差し向ける工程を含む、方法。
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