JP5679043B2 - ガイドベーン取付構造及びファン - Google Patents

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Description

本発明は、航空機エンジンのファンに用いられかつ空気の流れを整流するガイドベーンをファンフレーム又はファンケースに取付けるためのガイドベーン取付構造等に関する。
航空機エンジンにおけるファンは、筒状のエンジン本体（エンジン内筒）の内部に形成された環状のコア流路（主流路）、及びエンジン本体の外側に配設した筒状のファンケースの内周面とエンジン本体の外周面との間に形成されたバイパス流路に空気を取入れるものである。そして、ファンの一般的な構成は、次のようになる。
エンジン本体の前部には、ファンディスクが回転可能に設けられており、このファンディスクの外周面には、複数のファン動翼が周方向に等間隔に設けられている。また、エンジン本体とファンケースの間におけるファン動翼の下流側には、複数のガイドベーンが周方向に等間隔に設けられており、複数のガイドベーンは、バイパス流路に取入れた空気の流れを整流するものである。
ここで、複数のガイドベーンは、空気の流れを整流する機能の他に、エンジン本体の一部であるファンフレームとファンケースを一体的に連結する構造体としての機能を持つ場合と、空気の流れを整流する機能のみを持つ場合がある。前者の場合、ガイドベーンは、通常、アルミ合金等の金属を構成材料としている。後者の場合、ガイドベーンは、通常、アルミ合金等の金属、又はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と炭素繊維等の強化繊維との複合材料を構成材料としている。また、後者の場合、ガイドベーンの下流側に周方向に間隔を置いて配設されかつアルミ合金等の金属を構成材料とする複数のストラットを用い、前記構造体としての機能をストラットに分担して持たせている。
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１〜特許文献３に示すものがある。
米国特許第５３２０４９０号明細書 特許２７６６４２３号公報 特開平５−１４９１４８号公報
ところで、近年、航空機エンジンの燃費向上を目的とした高バイパス比化の要請によって、ファン直径（ファンの直径）が大きくなる傾向にあり、それに伴い、ファンの軽量化、換言すれば、航空機エンジンの軽量化を促進することが急務になってきている。一方、前述のように、ガイドベーンがアルミ合金等の金属を構成材料とする場合には、軽量な複合材料を構成材料とする場合に比べて、ファンの重量、換言すれば、航空機エンジンの重量が増大することになる。また、ガイドベーンが軽量な複合材料を構成材料とする場合であっても、ガイドベーン自体の軽量化を促進することができるものの、アルミ合金等の金属を構成材料とする複数のストラットが必要になり、ファンの軽量化、換言すれば、航空機エンジンの軽量化を十分に促進することは容易ではない。
そこで、本発明は、航空機エンジンの軽量化を十分に促進することができる、新規な構成のガイドベーン取付構造等を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、航空機エンジンにおけるファンに用いられかつ熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料としかつ空気の流れを整流するガイドベーンを、前記航空機エンジンにおけるファンフレーム又はファンケースに取付けるためのガイドベーン取付構造であって、前記ガイドベーンの端部側（径方向内端側又は径方向外端側）にベーン接合面が形成され、前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に第１の嵌合部が形成され、前記ファンフレーム又は前記ファンケースに金属を構成材料とするサポート部材が一体的に連結され、前記サポート部材に前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に接合するサポート接合面が形成され、前記サポート部材の前記サポート接合面に、前記ガイドベーンの前記第１の嵌合部に楔係合によって嵌合する第２の嵌合部が形成され、 前記サポート部材の前記サポート接合面はボルトとナットの締結力によって前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に接合し、前記ガイドベーンの前記ベーン接合面の反対側の面と前記ナット又は前記ボルトの頭部との間に前記ガイドベーンの前記ベーン接合面及び前記サポート部材の前記サポート接合面に前記締結力を伝達する伝達部材が設けられていることを要旨とする。
前記第１の嵌合部として、前記ベーン接合面に径方向に対して直交する方向へ突出したベーン突起部が形成されてもよい。また、前記第２の嵌合部として、前記サポート接合面に前記直交する方向へ没入したサポート窪み部が形成されてもよい。
前記ガイドベーンはシート状に形成された前記複合材料の積層構造を有してもよい。この場合、前記ベーン突起部を形成するための突起形成部材が、積層した前記シート状の複合材料の間隙のうちの１つに設けられてもよい。
前記突起形成部材は、複数のシート状の複合材料の積層体であってもよい。
前記突起形成部材は、短繊維強化複合材料又は三次元繊維強化複合材料からなるブロックであってもよい。
前記突起形成部材は互いに独立した複数のシート状の複合材料からなってもよい。この場合、前記突起形成部材の各前記シート状の複合材料は、前記積層構造を形成する前記シート状の複合材料の間隙のうちの少なくとも２つに設けられる。
前記第１の嵌合部として、前記ベーン接合面に径方向に対して直交する方向へ没入したベーン窪み部が形成されてもよい。また、前記第２の嵌合部として、前記サポート接合面に前記直交する方向へ突出したサポート突起部が形成されたてもよい。
本発明の第２の態様は、航空機エンジンにおける筒状のエンジン本体の内部に形成された環状のコア流路、及び前記エンジン本体の外側に配設した筒状のファンケースの内周面と前記エンジン本体の外周面との間に形成されたバイパス流路に空気を取入れるファンにおいて、
請求項１乃至請求項８のうちのうちの何れか一項に記載のガイドベーン取付構造を備えたことを要旨とする。
本発明によれば、前記航空機エンジンの稼働中に発生する径方向の圧縮荷重、径方向の引張荷重、及び前記直交する方向の曲げ荷重に対して、前記ガイドベーンの端部と前記ファンフレーム又は前記ファンケースとの間の接合剛性を十分に確保できるため、前記ガイドベーンが複合材料を構成材料とする場合であっても、空気を整流する機能の他に、前記ファンフレームと前記ファンケースを一体的に連結する構造体としての機能を前記ガイドベーンに持たせることができる。よって、前記ガイドベーンが金属を構成材料としたり、前記ガイドベーンの下流側に金属を構成材料とする複数のストラットを周方向に間隔を置いて配設したりする必要がなくなって、前記ファンの軽量化、換言すれば、前記航空機エンジンの軽量化を十分に促進することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るファンを備えた航空機エンジンの前側部分の半側断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るガイドベーン取付構造を示す図である。 図３は、図２におけるIII-III線に沿った断面図である。 図４は、本発明の第１及び第２実施形態に係るベーン突起部及びサポート窪み部を示す断面図である。 図５は、本発明の第１及び第２実施形態に係るベーン突起部の断面図であり、（ａ）〜（ｃ）はベーン突起部の構造の例を示す。 図６は、本発明の第１実施形態に係るガイドベーン取付構造の別態様を示す図であって、図３に相当する図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るファンを備えた航空機エンジンの前側部分の半側断面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るガイドベーン取付構造を示す図である。 図９は、図８におけるIV-IV線に沿った断面図である。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図６を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向をそれぞれ指している。また、本願における「接合」とは、ボルトとナットの締結力による接合の他に、焼き嵌め、接着等を利用した接合を含む意である。さらに、「一体に連結」とは、連結される部材の相対的な位置が変化しないように、当該部材を連結する、との意である。
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るファン１は、航空機エンジンにおける筒状のエンジン本体（エンジン内筒）３の内側に形成された環状のコア流路５、及びエンジン本体３の外側に配設した筒状のファンケース７の内周面とエンジン本体３の外周面との間に形成されたバイパス流路９に空気を取入れるものである。そして、本発明の第１実施形態に係るファン１の構成等について説明すると、次のようになる。
エンジン本体３の前部には、ファンディスク１１がベアリング１３を介してエンジン軸心（ファン１の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられており、このファンディスク１１は、ファン１の後方に配設した低圧タービン（図示省略）の複数段の低圧タービンロータ（図示省略）に同軸状に一体的に連結されている。また、ファンディスク１１の外周面には、複数の嵌合溝（嵌合切欠）１５が周方向に等間隔に形成されている。
ファンディスク１１の各嵌合溝１５には、ファン動翼１７が嵌合して設けられており、換言すれば、ファンディスク１１の外周面には、複数のファン動翼１７が嵌合溝１５を介して周方向に等間隔に設けられている。また、ファンディスク１１の各嵌合溝１５の底面（奥面）と各ファン動翼１７の間には、複数のスペーサ１９が前後に設けられている。更に、ファンディスク１１の前側には、複数のファン動翼１７を前方から保持する環状のフロントリテーナ２１が一体的に設けられており、ファンディスク１１の後側には、複数のファン動翼１７を後方から保持する環状のリアリテーナ２３が一体的に設けられている。なお、フロントリテーナ２１は、空気を案内するノーズコーン２５に一体的に連結されてあって、リアリテーナ２３は、ファン１の後側に配設した低圧圧縮機２７における低圧圧縮機ロータ２９に同軸状に一体的に連結されている。
従って、航空機エンジンの稼働によりファンディスク１１を回転させることにより、複数のファン動翼１７をファンディスク１１と一体的に回転させて、コア流路５及びバイパス流路９に空気を取入れることができる。
エンジン本体３とファンケース７の間におけるファン動翼１７の下流側には、複数のガイドベーン３１が周方向に等間隔に設けられており、複数のガイドベーン３１は、バイパス流路９の取入れた空気（換言すれば、複数のファン動翼１７によって旋回された空気）の流れを整流するものである。また、各ガイドベーン３１は、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエーテルイミド，ポリエーテルエーテルケトン，ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑性樹脂と炭素繊維，アラミド繊維，又はガラス繊維等の強化繊維との複合材料を構成材料とし、例えば、厚み方向（ガイドベーン３１の厚み方向）にシート状に形成された複合材料を積層した構造（多層構造）又は３次元織物構造になっている。更に、各ガイドベーン３１の径方向内端部（基端部）は、エンジン本体３の一部である筒状のファンフレーム３３の一対の取付フランジ３３ｆに一体的に連結されてあって、各ガイドベーン３１の径方向外端部（先端部）は、ファンケース７の一対の取付フランジ７ｆに一体的に連結されている。なお、各隣接するガイドベーン３１の径方向内端部（基端部）の間には、プラットホーム３５が配設されている。
続いて、ガイドベーン３１（ガイドベーン３１の径方向内側端部）をファンフレーム３３に取付けるためのガイドベーン取付構造３７について説明する。
図２及び図３に示すように、ガイドベーン３１の径方向内端部側の前部及び後部には、径方向（ファン１の径方向）ＲＤに平行なベーン接合面３９がそれぞれ形成されている。また、ガイドベーン３１の各ベーン接合面３９には、径方向ＲＤに対して直交する方向ＳＤへ突出した側面視台形状の第１の嵌合部としてのベーン突起部４１が形成されている。後述するように、ベーン突起部４１は、サポート部材４３に形成された第２の嵌合部としてのサポート窪み部５９と互いに嵌合する。例えば、ベーン突起部４１はサポート窪み部５９と互いに楔係合する。
図４は、ベーン突起部４１（又は後述のベーン突起部７１）及びサポート窪み部５９（又は後述のサポート窪み部８９）を示す断面図であり、ベーン突起部４１とサポート窪み部５９とが（又はベーン突起部７１とサポート窪み部８９とが）互いに嵌合する前の状態を示している。この図４に示すように、ベーン突起部４１は例えば楔状に形成され、その側面として、サポート窪み部５９に向けて両者の間隔が徐々に小さくなるテーパ面（傾斜面）４１ａ、４１ａを有する。ベーン突起部４１がサポート窪み部５９に嵌合する際には、これらのテーパ面４１ａ、４１ａがサポート窪み部５９のフレア面５９ａ、５９ａに当接し、サポート部材４３に対するガイドベーン３１の位置が規定される。
図５（ａ）〜（ｃ）は、ガイドベーン３１がシート状に形成された複合材料３２（以下、複合材料シートと呼ぶ）の積層構造をもつときのベーン突起部４１の断面図である。上述の通り、ガイドベーン３１は上述の複合材料シートを複数積層することで構成してもよい。この場合、ガイドベーン３１のベーン突起部４１が形成される部分には、図５（ａ）〜（ｃ）に示す突起形成部材４２が設けられ、その結果、ベーン突起部４１としての突起が形成される。突起形成部材４２は、積層した複合材料シート３２の間隙のうちの少なくとも１つに設けられる。例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、上記間隙のうちの１つに突起形成部材４２を設けてもよく、図５（ｃ）に示すように、隣接する複合材料シート３２、３２の各間隙のうちの少なくとも２つに突起形成部材４２としての複合材料シート３４を設けてもよい。
図５（ａ）に示す突起形成部材４２は複合材料シート３４の積層体である。ガイドベーン３１の全体を形成する複合材料シート３２のプリプレグのうちの所定枚数を積層した後、この積層体となる複合材料シート３４のプリプレグを積層する。更に、その上に残りの複合材料シート３２のプリプレグを積層して加熱加圧成形を施すことによって、ガイドベーン３１の形成と共にベーン突起部４１が形成される。なお、ベーン突起部４１（ガイドベーン３１）の形成の際に、サポート窪み部５９に面する最表面の（最外の）複合材料シート３２にパッド層３６を設けてもよい。パッド層３６は、成形後の複合材料シート３２の熱収縮によって生じるベーン突起部４１の寸法のズレを補償するため、必要に応じて研磨や切削が施される。ただし、上記の熱収縮を考慮して作製した金型を用いる場合、この寸法のズレは無視できるのでパッド層３６を設けなくてもよい。また、複合材料シート３２のプリプレグの積層前に、複合材料シート３４の積層体をあらかじめブロック状に成形しておいてもよい。この場合、所定枚数の複合材料シート３２のプリプレグを積層した後、この積層体を載置する。更に、その上に残りの複合材料シート３２のプリプレグを積層して加熱加圧成形を施す。
上記の製造工程から分かるように、複合材料シート３４の強化繊維と複合材料シート３２の強化繊維との繊維的な結合は無く、複合材料シート３２は、内部の強化繊維が切断されることなくガイドベーン３１全体の形状を規定する。従って、ガイドベーン３１の機械的強度がベーン突起部４１の形成によって損なわれることはない。なお、複合材料シート３４は、複合材料シート３２と同一の素材で構成してもよく、別の素材で構成してもよい。
図５（ｂ）に示す突起形成部材４２は、短繊維強化複合材料又は三次元繊維強化複合材料からなるブロック（塊体）である。即ち、図５（ａ）に示す複合材料シート３４の積層体を設ける代わりに、単体のブロックを設ける。この場合、図５（ａ）の例と同様に、所定枚数の複合材料シート３２のプリプレグを積層した後、このブロックを載置する。更に、その上に残りの複合材料シート３２のプリプレグを積層して加熱加圧成形を施すことによって、ガイドベーン３１の形成と共にベーン突起部４１が形成される。図５（ｂ）の例の場合も、複合材料シート３２は内部の強化繊維が切断されることなくガイドベーン３１全体の形状を規定する。従って、ガイドベーン３１の機械的強度がベーン突起部４１の形成によって損なわれることはない。なお、パッド層３６の設置に関しては図５（ａ）の例と同様なので説明を省略する。
図５（ｃ）に示す突起形成部材４２は、隣接する複合材料シート３２、３２の各間隙のうちの少なくとも２つに設けられる複数の複合材料シート３４で構成される。各複合材料シート３４は、１枚の複合材料シート３２を挟むように互いに独立して（即ち個別に）設けられ、全体としてベーン突起部４１としての突起を形成する。ベーン突起部４１は、複合材料シート３２のプリプレグと複合材料シート３４のプリプレグとを交互に積層して加熱加圧成形を施すことによって、ガイドベーン３１の形成と共に形成される。図５（ｃ）の例の場合も、複合材料シート３２は内部の強化繊維が切断されることなくガイドベーン３１全体の形状を規定する。従って、ガイドベーン３１の機械的強度がベーン突起部４１の形成によって損なわれることはない。なお、パッド層３６の設置に関しては図５（ａ）の例と同様なので説明を省略する。
ファンフレーム３３の各取付フランジ３３ｆには、アルミ合金又はチタン合金等の金属を構成材料とするサポート部材４３がボルト４５とナット４７の締結力によって一体的に連結されており、各サポート部材４３は、側面視Ｔ字形状のサポート部材本体４９と、サポート部材本体４９に一体形成された接合ブロック５１とからなる。また、各サポート部材４３の接合ブロック５１には、径方向ＲＤに平行なサポート接合面５３が形成されており、各サポート部材４３のサポート接合面５３は、ボルト５５とナット５７の締結力によってガイドベーン３１の対応するベーン接合面３９に接合する。
各サポート部材４３のサポート接合面５３には、第１の嵌合部と互いに嵌合する第２の嵌合部として、直交する方向ＳＤへ没入した側面視台形状のサポート窪み部５９が形成されている。図４に示すように、各サポート部材４３のサポート窪み部５９は、その側面として、ベーン突起部４１に向けて両者の間隔が徐々に大きくなるフレア面（傾斜面）５９ａ、５９ａを有し、ガイドベーン３１の対応するベーン突起部４１に嵌合する。換言すると、サポート窪み部５９とベーン突起部４１は互いに楔係合する。この嵌合を達成するため、両者の嵌合方向に対する、テーパ面４１ａ、４１ａ及びフレア面５９ａ、５９ａの各傾斜角は等しい。なお、各サポート部材４３は前後に独立した部材になっているが、１つの部材として構成しても構わない。
ガイドベーン３１の各ベーン接合面３９の反対側の面とナット４７との間には、アルミ合金又はチタン合金等の金属を構成材料とする伝達部材６１が設けられている。各伝達部材６１は、ガイドベーン３１のベーン接合面及びサポート部材４３のサポート接合面５３にボルト４５とナット４７の締結力を伝達するものである。この締結力を適切に伝達するため、伝達部材６１は、十分な剛性を有する構造をもつ。この構造は、例えば肉厚の平板（フラットバー）又はウェブを用いて形成される。なお、伝達部材６１は、サポート部材４３と同様に、ファンフレーム３３の取付フランジ３３ｆに一体的に連結されるようにしても構わない。
ここで、ガイドベーン３１の各ベーン接合面３９に直交する方向ＳＤへ突出した側面視台形状のベーン突起部４１が形成され、各サポート部材４３のサポート接合面５３に直交する方向ＳＤへ没入したサポート窪み部５９が形成される代わりに、図６に示すように、ガイドベーン３１の各ベーン接合面３９に直交する方向ＳＤへ没入した側面視台形状のベーン窪み部６３が第１の嵌合部として形成され、各サポート部材４３のサポート接合面５３に直交する方向ＳＤへ突出しかつベーン窪み部６３に嵌合する（楔係合する）サポート突起部６５が第２の嵌合部として形成されるようにしても構わない。また、ガイドベーン３１のベーン突起部４１又はベーン窪み部６３、サポート部材４３のサポート窪み部５９又はサポート突起部６５が側面視台形状を呈する代わりに、側面視三角形状を呈するようにしても構わない。
続いて、ガイドベーン３１（ガイドベーン３１の径方向外側端部）をファンケース７に取付けるためのガイドベーン取付構造６７について説明する。図１に示すように、ファンケース７はエンジン本体３（ファンフレーム３３）の外側に設置され、これらの間でファン７からの排出空気を流すバイパス流路９を画成する。
図２及び図３に示すように、ガイドベーン３１の径方向外端部側の前部及び後部には、径方向ＲＤに平行なベーン接合面６９がそれぞれ形成されている。また、ガイドベーン３１の各ベーン接合面６９には、径方向ＲＤに対して直交する方向ＳＤへ突出した側面視台形状の第１の嵌合部としてのベーン突起部７１が形成されている。
図４に示すように、ベーン突起部７１は例えば楔状に形成され、その側面としてサポート窪み部８９に向けて両者の間隔が徐々に小さくなるテーパ面（傾斜面）７１ａ、７１ａを有する。ベーン突起部７１がサポート窪み部８９に嵌合する際には、これらのテーパ面７１ａ、７１ａがサポート窪み部８９のフレア面８９ａ、８９ａに当接し、サポート部材７３に対するガイドベーン３１の位置が規定される。
ガイドベーン３１が複合材料シート３２を複数積層することで構成される場合、ベーン突起部７１はベーン突起部４１と同様の方法で形成される。即ち、ガイドベーン３１のベーン突起部７１が形成される部分には、図５（ａ）〜（ｃ）に示す突起形成部材４２が設けられ、ベーン突起部７１としての突起が形成される。ベーン突起部７１においてもパッド層３６を設けてもよい。ベーン突起部７１の具体的な形成方法及び効果については、ベーン突起部４１と同一であるため、ここでの説明は省略する。
ファンケース７の各取付フランジ７ｆには、アルミ合金又はチタン合金等の金属を構成材料とするサポート部材７３がボルト７５とナット７７の締結力によって一体的に連結されており、各サポート部材７３は、側面視Ｔ字形状のサポート部材本体７９と、サポート部材本体７９に一体形成された接合ブロック８１とからなる。また、各サポート部材７３の接合ブロック８１には、径方向ＲＤに平行なサポート接合面８３が形成されており、各サポート部材７３のサポート接合面８３は、ボルト８５とナット８７の締結力によってガイドベーン３１の対応するベーン接合面６９に接合する。
各サポート部材７３のサポート接合面８３には、直交する方向ＳＤへ没入した側面視台形状のサポート窪み部８９が形成されている。図４に示すように、各サポート部材７３のサポート窪み部８９は、その側面として、ベーン突起部４１に向けて両者の間隔が徐々に大きくなるフレア面（傾斜面）８９ａ、８９ａを有し、ガイドベーン３１の対応するベーン突起部７１に嵌合する。換言すると、サポート窪み部８９とベーン突起部７１は互いに楔係合する。この嵌合を達成するため、両者の嵌合方向に対する、テーパ面７１ａ、７１ａ及びフレア面８９ａ、８９ａの傾斜角は等しい。なお、各サポート部材７３は前後に独立した部材になっているが、１つの部材として構成しても構わない。
ガイドベーン３１の各ベーン接合面６９の反対側の面とナット８７との間には、アルミ合金又はチタン合金等の金属を構成材料とする伝達部材９１が設けられており、各伝達部材９１は、ガイドベーン３１のベーン接合面６９及びサポート部材７３のサポート接合面８３にボルト８５とナット８７の締結力を伝達するものである。この締結力を適切に伝達するため、伝達部材９１は、十分な剛性を有する構造をもつ。この構造は、例えば肉厚の平板（フラットバー）又はウェブを用いて形成される。なお、伝達部材９１は、サポート部材７３と同様に、ファンケース７の取付フランジ７ｆに一体的に連結されるようにしても構わない。
ここで、ガイドベーン３１の各ベーン接合面６９に直交する方向ＳＤへ突出した側面視台形状のベーン突起部７１が形成され、各サポート部材７３のサポート接合面８３に直交する方向ＳＤへ没入したサポート窪み部８９が形成される代わりに、図６に示すように、ガイドベーン３１の各ベーン接合面６９に直交する方向ＳＤへ没入した側面視台形状のベーン窪み部９３が第１の嵌合部として形成され、各サポート部材７３のサポート接合面８３に直交する方向ＳＤへ突出しかつベーン窪み部９３に嵌合する（楔係合する）サポート突起部９５が第２の嵌合部として形成されるようにしても構わない。また、ガイドベーン３１のベーン突起部７１又はベーン窪み部９３、サポート部材７３のサポート窪み部８９又はサポート突起部９５が側面視台形状を呈する代わりに、側面視三角形状を呈するようにしても構わない。
続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。
ガイドベーン３１のベーン接合面３９にベーン突起部４１（又はベーン窪み部６３）が形成され、ファンフレーム３３の各取付フランジ３３ｆにアルミ合金等の金属を構成材料とするサポート部材４３が一体的に連結され、サポート部材４３の各サポート接合面５３にガイドベーン３１のベーン突起部４１（又はベーン窪み部６３）に嵌合するサポート窪み部５９（又はサポート突起部６５）が形成されているため、ガイドベーン３１のベーン突起部４１とサポート部材４３のサポート窪み部５９（又はガイドベーン３１のベーン窪み部６３とサポート部材４３のサポート突起部６５）による楔効果を発揮させた状態で、ガイドベーン３１（ガイドベーン３１の径方向内端部）をファンフレーム３３に取付けることができる。これにより、航空機エンジンの稼働中に発生する径方向ＲＤの圧縮荷重、径方向ＲＤの引張荷重、及び直交する方向ＳＤの曲げ荷重に対して、ガイドベーン３１の径方向内端部とファンフレーム３３との間の接合剛性（接合強度）を十分に確保することができる。
同様に、ガイドベーン３１のベーン接合面６９にベーン突起部７１（又はベーン窪み部９３）が形成され、ファンケース７の各取付フランジ７ｆにアルミ合金等の金属を構成材料とするサポート部材７３が一体的に連結され、サポート部材７３の各サポート接合面８３にガイドベーン３１のベーン突起部７１（又はベーン窪み部９３）に嵌合するサポート窪み部８９（又はサポート突起部９５）が形成されているため、ガイドベーン３１のベーン突起部７１とサポート部材７３のサポート窪み部８９（又はガイドベーン３１のベーン窪み部９３とサポート部材７３のサポート突起部９５）による楔効果を発揮させた状態で、ガイドベーン３１（ガイドベーン３１の径方向外端部）をファンケース７に取付けることができる。これにより、航空機エンジンの稼働中に発生する径方向ＲＤの圧縮荷重、径方向ＲＤの引張荷重、及び直交する方向ＳＤの曲げ荷重に対して、ガイドベーン３１の径方向外端部とファンケース７との間の接合剛性（接合強度）を十分に確保することができる。
従って、本発明の第１実施形態によれば、航空機エンジンの稼働中に発生する径方向ＲＤの圧縮荷重、径方向ＲＤの引張荷重、及び直交する方向ＳＤの曲げ荷重に対して、ガイドベーン３１の径方向内端部とファンフレーム３３との間の接合剛性、及びガイドベーン３１の径方向外端部とファンケース７との間の接合剛性を十分に確保できるため、ガイドベーン３１が複合材料を構成材料とする場合であっても、空気を整流する機能の他に、ファンフレーム３３とファンケース７を一体的に連結する構造体としての機能をガイドベーン３１に持たせることができる。よって、ガイドベーン３１がアルミ合金等の金属を構成材料としたり、ガイドベーン３１の下流側にアルミ合金等の金属を構成材料とする複数のストラットを周方向に間隔を置いて配設したりする必要がなくなって、ファン１の軽量化、換言すれば、航空機エンジンの軽量化を十分に促進することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図７から図９を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向をそれぞれ指している。
図７から図９に示すように、本発明の第２実施形態に係るファン９７は、航空機エンジンにおける環状のコア流路５及びバイパス流路９に空気を取入れるものであって、本発明の第１実施形態に係るファン１におけるガイドベーン取付構造６７（図１から図４を参照）と異なる構成のガイドベーン取付構造９９を備えている点を除き、本発明の第１実施形態に係るファン１と同様の構成要素を有している。なお、本発明の第２実施形態に係るファン９７における複数の構成要素のうち、本発明の第１実施形態に係るファン１における各構成要素に相当するものについては、図中に同一番号を付する。
ガイドベーン取付構造９９は、ガイドベーン３１とファンケース７との間に大きな荷重（径方向ＲＤの圧縮荷重、径方向ＲＤの引張荷重、及び直交する方向ＳＤの曲げ荷重）が作用しない場合に用いられるものである。具体的には、ガイドベーン３１の径方向外端側には、一対の接合片１０１が二股状に形成されており、ガイドベーン３１の各接合片１０１は、ボルト１０３とナット１０５の締結力によってファンケース７の拡径部７ｅに接合する。
そして、本発明の第２実施形態においても、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏するものである。
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
本発明によれば、ファンの軽量化、換言すれば、前記航空機エンジンの軽量化を十分に促進することができる。
１ ファン
３ エンジン本体
５ コア流路
７ ファンケース
７ｆ 取付フランジ
９ バイパス流路
１１ ファンディスク
１７ ファン動翼
３１ ガイドベーン
３３ ファンフレーム
３３ｆ 取付フランジ
３７、６７ ガイドベーン取付構造
３９、６９ ベーン接合面
４１、７１ ベーン突起部（第１の嵌合部）
４３、７３ サポート部材
５３、８３ サポート接合面
５９、８９ サポート窪み部（第２の嵌合部）
６１、９１ 伝達部材
６３、９３ ベーン窪み部（第１の嵌合部）
６５、９５ サポート突起部（第２の嵌合部）

Claims (8)

  1. 航空機エンジンにおけるファンに用いられかつ熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料としかつ空気の流れを整流するガイドベーンを、前記航空機エンジンにおけるファンフレーム又は前記ファンフレームの外側に設置されるファンケースに取付けるためのガイドベーン取付構造であって、
    前記ガイドベーンの端部側にベーン接合面が形成され、
    前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に第１の嵌合部が形成され、
    前記ファンフレーム又は前記ファンケースに金属を構成材料とするサポート部材が一体的に連結され、
    前記サポート部材に前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に接合するサポート接合面が形成され、
    前記サポート部材の前記サポート接合面に、前記ガイドベーンの前記第１の嵌合部に楔係合によって嵌合する第２の嵌合部が形成され、
    前記サポート部材の前記サポート接合面はボルトとナットの締結力によって前記ガイドベーンの前記ベーン接合面に接合し、前記ガイドベーンの前記ベーン接合面の反対側の面と前記ナット又は前記ボルトの頭部との間に前記ガイドベーンの前記ベーン接合面及び前記サポート部材の前記サポート接合面に前記締結力を伝達する伝達部材が設けられている
    ことを特徴とするガイドベーン取付構造。
  2. 前記第１の嵌合部として、前記ベーン接合面に径方向に対して直交する方向へ突出したベーン突起部が形成され、
    前記第２の嵌合部として、前記サポート接合面に前記直交する方向へ没入したサポート窪み部が形成された
    ことを特徴とする請求項１に記載のガイドベーン取付構造。
  3. 前記ガイドベーンはシート状に形成された前記複合材料の積層構造を有し、前記ベーン突起部を形成するための突起形成部材が、積層した前記シート状の複合材料の間隙のうちの１つに設けられることを特徴とする請求項２に記載のガイドベーン取付構造。
  4. 前記突起形成部材は、複数のシート状の複合材料の積層体であることを特徴とする請求項３に記載のガイドベーン取付構造。
  5. 前記突起形成部材は、短繊維強化複合材料又は三次元繊維強化複合材料からなるブロックであることを特徴とする請求項３に記載のガイドベーン取付構造。
  6. 前記突起形成部材は互いに独立した複数のシート状の複合材料からなり、前記突起形成部材の各前記シート状の複合材料は、前記積層構造を形成する前記シート状の複合材料の間隙のうちの少なくとも２つに設けられることを特徴とする請求項３に記載のガイドベーン取付構造。
  7. 前記第１の嵌合部として、前記ベーン接合面に径方向に対して直交する方向へ没入したベーン窪み部が形成され、
    前記第２の嵌合部として、前記サポート接合面に前記直交する方向へ突出したサポート突起部が形成された
    ことを特徴とする請求項１に記載のガイドベーン取付構造。
  8. 航空機エンジンにおける筒状のエンジン本体の内部に形成された環状のコア流路、及び前記エンジン本体の外側に配設した筒状のファンケースの内周面と前記エンジン本体の外周面との間に形成されたバイパス流路に空気を取入れるファンにおいて、
    請求項１乃至請求項７のうちのうちの何れか一項に記載のガイドベーン取付構造を備えたことを特徴とするファン。
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