JP7093063B2

JP7093063B2 - 動翼の振動試験用治具

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Publication number: JP7093063B2
Application number: JP2021513497A
Authority: JP
Inventors: 謙介塩見; 浩祐岩本; 晃祥大豊; 隆森; 貴臣稲田
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Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2022-06-29
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Description

本開示は、航空エンジンの動翼の振動試験を行う際に用いるのに好適な動翼の振動試験用治具に関するものである。

上記した航空エンジンの動翼の振動試験は、高サイクル疲労特性を評価するために実施される試験である。従来において、このような動翼の振動試験に関するものとしては、例えば、特許文献１に記載された疲労試験装置がある。

この疲労試験装置は、動翼のタブテール部（鳩尾状の翼根端部）を固定する固定治具、及び、パルス発生部を備えている。この疲労試験装置では、固定治具に固定された動翼の翼面に対して、パルス発生部によって空気をパルス状に連続して衝突させる（スポット加振する）ことで、動翼に振動を与えるようにしている。

特許第５５５６６７８号公報

ところが、上記した疲労試験装置にあっては、空気をパルス状に受ける動翼の変形量が大きくなると、翼面に対して空気を垂直に当てることができず、大きな振幅で振動させることができない。そのため、高サイクル疲労破壊に至らず試験不成立となる事態が生じる虞がある。

また、航空エンジンの動翼に対する振動試験には、高サイクル疲労特性をより高精度に評価するために、エンジンの回転によってタブテール部に作用する遠心力相当分の荷重（運用荷重）を負荷して実施することが要求されており、上記問題を解決し、且つ、運用状態を模擬しつつ動翼に対する振動試験を行うことが従来の課題となっている。

本開示は、上記したような従来の課題を解決するためになされたもので、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際して、実際の運用状態を模した試験の実施を可能としたうえで、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせることができる動翼の振動試験用治具を提供することを目的としている。

本開示の第１の態様は、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる動翼の振動試験用治具であって、前記動翼のタブテール部を保持して加振機の加振テーブル上に固定する治具本体と、前記動翼のタブテール部にスパン方向の荷重を付与して該動翼を前記治具本体に固定する加力部を備え、前記加力部は前記治具本体に配置され、前記動翼のタブテール部に付与する荷重に関して前記治具本体を内力系にする部位に配置されている構成としている。

本開示の動翼の振動試験用治具を用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体に保持された動翼のタブテール部に加力部を接続して、荷重を付与可能とする。

次に、動翼を保持した治具本体を加振機の加振テーブル上に固定する。続いて、加力部によって動翼のタブテール部にスパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで動翼を治具本体に固定する。

次いで、加力部によって上記荷重を動翼のタブテール部に付与した状態で、加振機により加振テーブル上の動翼，加力部及び治具本体を一体で振動させると、実際の運用状態を模した荷重を動翼のタブテール部に作用させたまま動翼を振動させ得ることとなる。

本開示の動翼の振動試験用治具において、加振機の加振テーブルを大きく振動させることで、動翼を大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

本開示に係る動翼の振動試験用治具では、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行う場合に、実際の運用状態を模した試験の実施を実現でき、加えて、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本開示の一実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。本開示の他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。図１における動翼の振動試験用治具の一変形例を示す部分正面説明図である。図２における動翼の振動試験用治具の一変形例を示す部分正面説明図である。本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。図６における動翼の振動試験用治具の一変形例を示す一部を断面にした部分正面説明図である。図９における動翼の振動試験用治具に採用される天板の全体斜視説明図である。図１０における動翼の振動試験用治具の天板の一変形例を示す分解斜視説明図である。図１０における動翼の振動試験用治具の天板の他の変形例を示す分解斜視説明図である。本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を用いて動翼の振動試験を行っている状況を示す正面説明図である。図１３における動翼の振動試験用治具の平面説明図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本開示の一実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態では、本開示に係る動翼の振動試験用治具が、航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる振動試験用治具である場合を示している。

図１に示すように、この動翼の振動試験用治具１は、ファンブレードＢを保持する治具本体２と、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２にファンブレードＢを固定する油圧ジャッキ（加力部）３と、この油圧ジャッキ３からファンブレードＢに付与される荷重を測定するロードセル（荷重測定部）４を備えている。

治具本体２は、前後（図示手前及び奥）を除く上下左右を壁で囲まれた角筒形状を成している。油圧ジャッキ３及びロードセル４は、治具本体２の内部に互いに上下を成すようにして収容されている。

また、この治具本体２の天壁２ｂには、保持溝２ａが形成されている。この保持溝２ａには、翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込むようになっている。

この実施形態において、油圧ジャッキ３の一方の作動軸３１を保持溝２ａ内のファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに接続すると共に、ロードセル４を介して油圧ジャッキ３の他方の作動軸３１を治具本体２の底壁２ｃに接続するようにしている。

つまり、このような接続状態において、油圧ジャッキ３を作動させることによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の力を付与しつつ、すなわち、治具本体２から受ける反力による面圧をタブテール部Ｂｒに作用させつつ、治具本体２にファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２を電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。

なお、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２を加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。
また、加振テーブルＴに対する治具本体２の取り付けは、テーブル備え付けのボルト等を用いて成されるようになっており、特別な取り付け具は必要としない。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１を用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２の保持溝２ａに保持されたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに油圧ジャッキ３の作動軸３１を接続して、荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２を電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、油圧ジャッキ３を作動させて、治具本体２の保持溝２ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２に固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，油圧ジャッキ３及び治具本体２を一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１において、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴを大きく振動させることで、ファンブレードＢを大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

また、この実施形態による動翼の振動試験用治具１において、加力部である油圧ジャッキ３を電磁加振機Ｓの加振テーブルＴに接続させずに治具本体２の内部に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２が内力系になる。したがって、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

さらに、この実施形態による動翼の振動試験用治具１において、油圧ジャッキ３からファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与する荷重を測定するロードセル４を備えているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得ることとなる。

さらにまた、この実施形態による動翼の振動試験用治具１では、振動試験に際して、ファンブレードＢの翼面に、ブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。

図２は、本開示の他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図２に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ａも、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ａと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＡにファンブレードＢを固定する２台の油圧ジャッキ（加力部）３と、この油圧ジャッキ３からファンブレードＢに付与する荷重を測定する２台のロードセル（荷重測定部）４を備えている。

治具本体２Ａも、前後（図示手前及び奥）を除く上下左右を壁で囲まれた角筒形状を成している。天壁２Ａａには開口２Ａｃが形成され、底部には翼載置台２Ａｂが一体で設けられている。

また、治具本体２Ａには、油圧ジャッキ３とともに加力部を構成する天板２１が収容されている。この天板２１には、翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込む保持溝２１ａが形成されている。

この実施形態において、ファンブレードＢは、翼載置台２Ａｂに載置されて保持されるようになっている。そして、翼載置台２Ａｂ上のファンブレードＢに対して、天板２１はその保持溝２１ａにタブテール部Ｂｒが嵌まり込むようにしてセットされるようになっている。

２台の油圧ジャッキ３及び２台のロードセル４は、治具本体２Ａの内部において、翼載置台２Ａｂ上のファンブレードＢの両側に１台ずつ互いに上下を成すようにして配置されている。そして、油圧ジャッキ３の各一方の作動軸３１を治具本体２Ａの天壁２Ａａに接続すると共に、ロードセル４を介して油圧ジャッキ３の各他方の作動軸３１を天板２１に接続するようにしている。

つまり、このような接続状態において、２台の油圧ジャッキ３をそれぞれ作動させることによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の力を付与しつつ、すなわち、天板２１から受ける反力による面圧をタブテール部Ｂｒに作用させつつ、治具本体２ＡにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２Ａを電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。
この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ａを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ａを用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ａの翼載置台２Ａｂ上のファンブレードＢの両側において、油圧ジャッキ３の各一方の作動軸３１を治具本体２Ａの天壁２Ａａに接続する。そして、油圧ジャッキ３の各他方の作動軸３１を天板２１にロードセル４を介して接続して、ファンブレードＢに荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ａを電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、ファンブレードＢの両側における油圧ジャッキ３をそれぞれ作動させて、天板２１の保持溝２１ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ａに固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，油圧ジャッキ３及び治具本体２Ａを一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ａにおいても、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴによってファンブレードＢを大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

また、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ａにおいても、加力部である油圧ジャッキ３を治具本体２Ａの内部に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２Ａが内力系になる。その結果、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

さらに、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ａも、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与する荷重を測定するロードセル４を備えているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得る。加えて、ファンブレードＢの翼面にブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。

図３は、図１に示した実施形態における動翼の振動試験用治具１の一変形例を示している。この動翼の振動試験用治具１Ｂでは、治具本体２Ｂの上部に補強部としての補強リブ２Ｂｃを一体で形成していると共に、治具本体２Ｂの天壁２Ｂｂに同じく補強部としての補強版５を配置している。他の構成は、先の実施形態における動翼の振動試験用治具１と同じである。

この実施形態における動翼の振動試験用治具１Ｂでは、治具本体２Ｂ内で油圧ジャッキ３を作動させてファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに荷重を付与する際の治具本体２Ｂの変形を抑え得ることとなる。

図４は、図２に示した実施形態における動翼の振動試験用治具１Ａの一変形例を示している。この動翼の振動試験用治具１Ｃでは、治具本体２Ｃの上部に補強部としての補強リブ２Ｃｃを一体で形成していると共に、治具本体２Ｃの天壁２Ｃａに同じく補強部としての補強版５を配置している。他の構成は、先の実施形態における動翼の振動試験用治具１Ａと同じである。

この実施形態における動翼の振動試験用治具１Ｃにおいても、治具本体２Ｃ内で油圧ジャッキ３を作動させてファンブレードＢに荷重を付与する際の治具本体２Ｃの変形を抑え得ることとなる。

図５は、本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図５に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ｄは、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ｄと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＤにファンブレードＢを固定する油圧ジャッキ（加力部）３と、この油圧ジャッキ３からファンブレードＢに付与する荷重を測定するロードセル（荷重測定部）４を備えている。この実施形態では、押し引き可能な油圧ジャッキ３を採用している。

治具本体２Ｄは、前後（図示手前及び奥）及び左右のうちの一方（図示右方）を除く上下左を壁で囲まれた形状を成している。油圧ジャッキ３及びロードセル４は、治具本体２Ｄの底延長部２Ｄｃ上に上下を成すようにして配置されている。

この実施形態では、治具本体２Ｄの天壁２Ｄｂにおいて翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒを保持するようになっている。そして、油圧ジャッキ３の一方の作動軸３１が、レバー６を介してファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに接続していると共に、油圧ジャッキ３の他方の作動軸３１が、ロードセル４を介してを治具本体２Ｄの底延長部２Ｄｃに接続している。

つまり、治具本体２Ｄの底延長部２Ｄｃ上に支点６ｆを置いたレバー６の作用点６ｐａをファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに接続し、レバー６の力点６ｐｐを油圧ジャッキ３の一方の作動軸３１に接続する。そのうえで、油圧ジャッキ３に軸引き込み動作を行わせることによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の荷重を付与しながら、治具本体２ＤにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２Ｄを電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。
この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ｄを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄを用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ｄの天壁２Ｄｂに保持されたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒにレバー６を介して油圧ジャッキ３の作動軸３１を接続して、荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ｄを電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、油圧ジャッキ３を作動させて、治具本体２Ｄの天壁２Ｄｂに保持されたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、レバー６を介してスパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ｄに固定する。

次いで、油圧ジャッキ３によって上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与する。そして、この状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，油圧ジャッキ３及び治具本体２Ｄを水平方向に一体で振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄにおいても、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴを大きく振動させることで、ファンブレードＢを大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

また、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄにおいて、加力部である油圧ジャッキ３を電磁加振機Ｓの加振テーブルＴに接続させずに治具本体２Ｄの底延長部２Ｄｃ上に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２が内力系になる。したがって、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

加えて、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄでは、油圧ジャッキ３による荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに対してレバー６を介して付与するようにしているので、油圧ジャッキ３に小型のものを採用し得る。

さらに、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄにおいても、油圧ジャッキ３からの荷重を測定するロードセル４を備えているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得ることとなる。

さらにまた、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｄにおいても、振動試験に際して、ファンブレードＢの翼面に、ブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。

図６は、本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図６に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ｅは、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ｅと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＥにファンブレードＢを固定するボルト（加力部）７と、このボルト７とともに加力部を構成する天板２２を備えており、この実施形態では、ボルト７に歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用している。

治具本体２Ｅは、ブロック状を成しており、図示左右方向の中央には翼載置台２Ｅａが一体で設けられている。また、天板２２には、翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込む保持溝２２ａが形成されている。

この実施形態において、ファンブレードＢは、翼先端部Ｂｔを上にした状態で翼載置台２Ｅａに載置されて保持されるようになっている。そして、翼載置台２Ｅａ上のファンブレードＢに対して、天板２２がその保持溝２２ａにタブテール部Ｂｒが嵌まり込むようにしてセットされるようになっている。

この際、ボルト７は、翼載置台２Ｅａ上のファンブレードＢの両側に複数ずつ並べて配置されている。これらのボルト７の各ねじ部７ａは、天板２２を貫通して治具本体２Ｅのねじ孔２Ｅｂにそれぞれねじ込まれるようになっている。

つまり、この状態において、複数本のボルト７を治具本体２Ｅのねじ孔２Ｅｂにねじ込むことによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の力を付与しつつ、すなわち、天板２２から受ける反力による面圧を端部Ｂｒに作用させつつ、治具本体２ＥにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２Ｅを電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。
この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ｅを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｅを用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ｅの翼載置台２Ｅａ上のファンブレードＢの両側において、天板２２を貫通させた複数本のボルト７の各ねじ部７ａを治具本体２Ｅのねじ孔２Ｅｂにそれぞれねじ込んで、ファンブレードＢに荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ｅを電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、ファンブレードＢの両側におけるボルト７を治具本体２Ｅのねじ孔２Ｅｂにそれぞれさらにねじ込んで、天板２２の保持溝２２ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ｅに固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，ボルト７及び治具本体２Ｅを一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｅにおいても、ファンブレードＢを大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

また、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｅにおいても、加力部であるボルト７及び天板２２を治具本体２Ｅ上に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２Ｅが内力系になる。その結果、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

さらに、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｅでは、加力部であるボルト７に荷重測定部としても機能する歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用しているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得る。加えて、ファンブレードＢの翼面に、ブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。
なお、加力部であるボルト７に通常のボルトを採用して、荷重測定部としてボルト用ロードセルを使用してもよい。

図７は、本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図７に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ｆも、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ｆと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＦにファンブレードＢを固定するボルト（加力部）７を備えている。この実施形態でも、ボルト７に歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用している。

治具本体２Ｆは、前後（図示手前及び奥）を除く上下左右を壁で囲まれた角筒形状を成している。治具本体２Ｆの天壁２Ｆｂには開口２Ｆｃが形成され、底部には翼載置台２Ｆａが一体で設けられている。

また、治具本体２Ｆには、ボルト７とともに加力部を構成する天板２３が収容されている。この天板２３には、翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込む保持溝２３ａが形成されている。

この実施形態において、ファンブレードＢは、翼載置台２Ｆａに載置されて保持されるようになっている。そして、この翼載置台２Ｆａ上のファンブレードＢに対して、天板２３はその保持溝２３ａにタブテール部Ｂｒが嵌まり込むようにしてセットされるようになっている。

ボルト７は、治具本体２Ｆの内部において、翼載置台２Ｆａ上のファンブレードＢの両側に複数本ずつ配置されている。これらのボルト７は、天壁２Ｆｂを貫通して天板２３にそれぞれねじ込まれるようになっている。

つまり、この状態において、複数本のボルト７をそれぞれ天板２３にねじ込むことによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の力を付与しつつ、すなわち、天板２３から受ける反力による面圧をタブテール部Ｂｒに作用させつつ、治具本体２ＦにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２Ｆを電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。
この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ｆを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｆを用いて振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ｆの翼載置台２Ｆａ上のファンブレードＢの両側において、天壁２Ｆｂを貫通させた複数本のボルト７を天板２３にそれぞれねじ込んで、ファンブレードＢに荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ｆを電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、ファンブレードＢの両側におけるボルト７を天板２３にそれぞれさらにねじ込んで、天板２３の保持溝２３ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ｆに固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，ボルト７及び治具本体２Ｆを一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｆにおいても、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。また、加力部であるボルト７及び天板２３を治具本体２Ｆ内に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２Ｆが内力系になって、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

さらに、この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｆでも、加力部であるボルト７に荷重測定部としても機能する歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用しているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得ることとなる。加えて、ファンブレードＢの翼面に、ブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。

図８は、本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図８に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ｇも、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ｇと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＧにファンブレードＢを固定するボルト（加力部）７を備えている。この実施形態でも、ボルト７に歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用している。

治具本体２Ｇは、前後（図示手前及び奥）を除く上下左右を壁で囲まれた角筒形状を成している。この際、治具本体２Ｇの天壁２Ｇｂには開口２Ｇｃが形成され、底部には中空状の天板台２Ｇａが一体で設けられている。この天板台２Ｇａの上面には、翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込む保持溝２４ａが形成されている。

また、治具本体２Ｇにおける天板台２Ｇａの内部には、ボルト７とともに加力部を構成する翼載置板２４が収容されている。この実施形態において、ファンブレードＢは、天板台２Ｇａの保持溝２４ａにタブテール部Ｂｒが嵌まり込むようにして翼載置板２４に載置されて保持されるようになっている。

ボルト７は、治具本体２Ｇの内部において、翼載置板２４上のファンブレードＢの両側に複数本ずつ配置されている。これらのボルト７は、天壁２Ｇｂ及び天板台２Ｇａの上面を順次貫通して翼載置板２４にそれぞれねじ込まれるようになっている。

つまり、この状態において、複数本のボルト７をそれぞれ翼載置板２４にねじ込むことによって、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の力を付与しつつ、すなわち、天板台２Ｇａの上面から受ける反力による面圧をタブテール部Ｂｒに作用させつつ、治具本体２ＧにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、上記のようにしてファンブレードＢが固定される治具本体２Ｇを電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴに取り付けて、高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うようにしている。
この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ｇを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｇを用いて振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ｇの翼載置板２４上のファンブレードＢの両側において、天壁２Ｇｂ及び天板台２Ｇａの上面を順次貫通させたボルト７を翼載置板２４にそれぞれねじ込んで、ファンブレードＢに荷重を付与可能とする。

次に、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ｇを電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上に固定する。続いて、ファンブレードＢの両側のボルト７を翼載置板２４にそれぞれさらにねじ込んで、天板台２Ｇａの保持溝２４ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ｇに固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，ボルト７及び治具本体２Ｇを一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｇにおいても、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。そのうえ、加力部であるボルト７及び翼載置板２４を治具本体２Ｇ内に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２Ｇが内力系になって、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

また、加力部であるボルト７に荷重測定部としても機能する歪ゲージ埋め込みタイプのボルトを採用しているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部Ｂｒに付与されていることを確認し得ることとなる。加えて、ファンブレードＢの翼面に、ブレード形状監視用のセンサを配置することができるので、ファンブレードＢの変形を正確に把握しつつ試験を実施し得ることとなる。

図９は、図６に示した実施形態における動翼の振動試験用治具１Ｅの一変形例を示している。この実施形態では、天板２２の両端部（ファンブレードＢの両側に配置されたボルト７の各外側の端部）において、治具本体２Ｅと天板２２との間に支持プレート８をそれぞれ挿入している。他の構成は、先の実施形態における動翼の振動試験用治具１Ｅと同じである。

この実施形態では、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに荷重を付与する際のボルト７のねじ込み操作で、天板２２が矢印方向に曲げ変形するのを抑え得ることとなる。

この実施形態において、支持プレート８として、ロードセルを採用したり、歪ゲージを貼り付けた部材を採用したりして荷重測定部として機能させてもよい。
なお、この実施形態では、天板２２の両端部における治具本体２Ｅと天板２２との間に支持プレート８を挿入する構成としているが、これに限定されるものではない。少なくとも一方の端部側の支持プレート８は、治具本体２Ｅ及び天板２２のいずれかに一体で形成されていてもよいほか、複数の部材から構成されていてもよい。

図１０～図１２は、図９に示した実施形態における動翼の振動試験用治具１Ｅに採用される天板２２の一形態を示している。
図１０に示すように、一形態例の天板２２は平面中央で開口する保持溝２２ａを有している。この場合、ファンブレードＢをそのタブテール部Ｂｒ側から天板２２の保持溝２２ａに挿入し、天板２２をねじりながら最終的に保持溝２２ａにタブテール部Ｂｒを位置させるように構成されている。
この形態に係る天板２２では、保持溝２２ａが平面中央で開口するものとしてあるので、高い剛性が得られる。

また、図１１に示すように、他の形態例の天板２２は、長手方向の中央で２つに分けた分割片２２Ａ，２２Ａから成っている。この場合は、２つの分割片２２Ａ，２２ＡでファンブレードＢのタブテール部Ｂｒを左右から挟み込んで保持溝２２ａにタブテール部Ｂｒを位置させるように構成されている。

さらに、図１２に示すように、さらに他の形態例の天板２２は、２つの長辺のうちの一方を分割した天板本体２２Ｂと、分割片２２Ｃとから成っている。この場合は、仮想線で示すファンブレードＢのタブテール部Ｂｒをこれらの天板本体２２Ｂ及び分割片２２Ｃで挟み込んで保持溝２２ａにタブテール部Ｂｒを位置させるように構成されている。

図１１（図１２）に示す形態の天板２２は、２つの分割片２２Ａ，２２Ａ（天板本体２２Ｂ及び分割片２２Ｃ）から成るものとしてあるので、治具本体２ＥでファンブレードＢのタブテール部Ｂｒを保持する作業の効率化が図れる。

図１３及び図１４は、本開示のさらに他の実施形態に係る動翼の振動試験用治具を示している。この実施形態でも、本開示に係る動翼の振動試験用治具を航空エンジンのファンブレード（ファン動翼）の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる場合を示している。

図１３に示すように、この動翼の振動試験用治具１Ｈは、ファンブレードＢを保持する治具本体２Ｈと、ファンブレードＢに荷重を付与して治具本体２ＨにファンブレードＢを固定するボルト（加力部）７と、このボルト７とともに加力部を構成する天板２５を備えている。

治具本体２Ｈは、図１４に示すように、円板状を成しており、中央には翼載置台２Ｈａが一体で設けられている。また、天板２５も円板状を成している。この天板２５の中央には翼先端部Ｂｔを上にしたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒが下方から嵌まり込む保持溝２５ａが形成されている。

この実施形態において、ファンブレードＢは、翼先端部Ｂｔを上にした状態で翼載置台２Ｈａに載置されて保持されるようになっている。そして、この翼載置台２Ｈａ上のファンブレードＢに対して、天板２５がその保持溝２５ａにタブテール部Ｂｒが嵌まり込むようにしてセットされるようになっている。

この際、ボルト７は、ファンブレードＢの両側に複数本ずつ配置されている。これらのボルト７は、天板２５を貫通して治具本体２Ｈにそれぞれねじ込まれるようになっている。このようにボルト７を治具本体２Ｈにねじ込むことで、ファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに図示矢印方向の荷重を付与しつつ、治具本体２ＨにファンブレードＢを固定するようになっている。

そして、この実施形態において、治具本体２Ｈの周縁部にボルト９を等間隔で配置している。そして、これらのボルト９を電磁加振機Ｓの水平面内で振動する加振テーブルＴにねじ込むことで、治具本体２Ｈを加振テーブルＴに固定するようになっている。

つまり、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上における治具本体２Ｈの周方向位置をボルト９のピッチに合わせて変更（位置調整）することができるようになっている。
具体的には、図１４に示す状態において、すなわち、図示奥行き方向の手前側がファンブレードＢの翼先端部Ｂｔであり、図示奥行き方向の奥前側がファンブレードＢのタブテール部Ｂｒであり、図示上下方向がタブテール部Ｂｒの長手方向である場合において、加振テーブルＴをタブテール部Ｂｒの長手方向と直角方向（図示左右方向）に振動させることで、ファンブレードＢにおいて主に曲げモードが励振される。
一方、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上における治具本体２Ｈの周方向位置をボルト９のピッチに合わせて変更すると、加振テーブルＴによる振動の方向がタブテール部Ｂｒの長手方向と直角にならないので、ファンブレードＢにおいて主にねじれモードが励振される。
したがって、この実施形態では、曲げモードの励振に加えて、様々なファンブレードの形状に応じたねじれモードの励振をも再現することができるものとなっている。
なお、この実施形態においても、垂直方向に振動する加振テーブルＴを用いる場合には、例えば、曲げモードの励振再現時において、ファンブレードＢの翼面が加振テーブルＴの振動方向に向くようにして治具本体２Ｈを加振テーブルＴに取り付けることで、同様の試験を行うことができる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｈを用いて、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験を行うに際しては、まず、治具本体２Ｈの翼載置台２Ｈａ上のファンブレードＢの両側において、天板２５を貫通させた複数本のボルト７を治具本体２Ｈにそれぞれねじ込んで、ファンブレードＢに荷重を付与可能とする。

次に、治具本体２Ｈの周縁部のボルト９を電磁加振機Ｓの加振テーブルＴにねじ込むことで、ファンブレードＢを保持した治具本体２Ｈを加振テーブルＴ上に固定する。続いて、ファンブレードＢの両側におけるボルト７を治具本体２Ｈの上面にそれぞれさらにねじ込んで、天板２５の保持溝２５ａに嵌まり込ませたファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに、スパン方向の遠心力相当分の荷重を付与することで、ファンブレードＢを治具本体２Ｈに固定する。

次いで、上記荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに付与した状態で、電磁加振機Ｓにより加振テーブルＴ上のファンブレードＢ，ボルト７及び治具本体２Ｈを一体で水平方向に振動させると、実際の運用状態を模した荷重をファンブレードＢのタブテール部Ｂｒに作用させたままファンブレードＢを振動させ得ることとなる。

この実施形態による動翼の振動試験用治具１Ｈにおいても、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。そのうえ、加力部であるボルト７及び天板２２を治具本体２Ｈ上に配置しているので、タブテール部Ｂｒに付与する荷重に関して治具本体２Ｈが内力系になる。その結果、電磁加振機Ｓの損傷や加振テーブルＴの変形を回避し得ることとなる。

また、電磁加振機Ｓの加振テーブルＴ上において、治具本体２Ｈの周方向位置をボルト９のピッチに合わせて位置調整することができるので、治具本体２Ｈの周方向位置を調整することで、ファンブレードＢを翼面の面外方向以外の方向に振動させ得ることとなる。すなわち、曲げモードの励振に加えて、様々なファンブレードの形状に応じたねじれモードの励振をも再現させ得ることとなる。

なお、この実施形態では、治具本体２Ｈの周縁部にボルト９を等間隔で配置した構成としているが、この際、治具本体２Ｈのボルト９が貫通するボルト孔を周方向に延びる長孔としてもよい。この場合には、治具本体２Ｈの回転方向の位置調整をより緻密に行い得ることとなる。

本開示に係る動翼の振動試験用治具の構成は、上記した実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

本開示の第１の態様は、動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる動翼の振動試験用治具であって、前記動翼のタブテール部を保持して加振機の加振テーブル上に固定する治具本体と、前記動翼のタブテール部にスパン方向の荷重を付与して該動翼を前記治具本体に固定する加力部を備えている構成としている。

本開示の第１の態様に係る動翼の振動試験用治具において、加振機の加振テーブルを大きく振動させることで、動翼を大きな振幅で振動させ得るので、大変形領域まで効率よく振動させて高サイクル疲労破壊に至らせ得ることとなる。

また、本開示の第１の態様は、前記加力部が前記治具本体に配置され、前記動翼のタブテール部に付与する荷重に関して前記治具本体を内力系にする部位に配置されている構成としている。
本開示の第１の態様に係る動翼の振動試験用治具では、加力部を治具本体に配置していて、タブテール部に付与する荷重に関して治具本体が内力系になる部位に配置している。したがって、加振機の損傷や加振テーブルの変形を回避し得ることとなる。

さらに、本開示の第２の態様は、前記加力部から前記動翼のタブテール部に付与する荷重を測定する荷重測定部を備えている構成としている。
本開示の第２の態様に係る動翼の振動試験用治具では、加力部からのタブテール部に付与する荷重を測定する荷重測定部を備えているので、実際の運用状態を模した荷重がタブテール部に付与されていることを確認し得ることとなる。

さらにまた、本開示の第３の態様は、前記治具本体の補強部を備えている構成としている。
本開示の第３の態様に係る動翼の振動試験用治具では、治具本体の補強部を備えているので、治具本体内で加力部を作動させて動翼のタブテール部に荷重を付与する際の治具本体の変形を抑え得ることとなる。

さらにまた、本開示の第４の態様において、前記治具本体は、加振機の加振テーブル上に位置調整可能に固定される構成としている。
本開示の第４の態様に係る動翼の振動試験用治具では、加振機の加振テーブル上において、治具本体の位置調整を行うことができるので、治具本体の位置を調整することで、動翼を面外方向以外の方向に振動させ得ることとなる。

１，１Ａ～１Ｈ動翼の振動試験用治具
２，２Ａ～２Ｈ治具本体
２Ｂｃ，２Ｃｃリブ（補強部）
３油圧ジャッキ（加力部）
４ロードセル（荷重測定部）
５補強板（補強部）
７歪ゲージ埋め込みボルト（加力部、荷重測定部）
２１，２２，２３，２５天板（加力部）
Ｂファンブレード（動翼）
Ｂｒタブテール部（鳩尾状の翼根端部）
Ｓ加振機
Ｔ加振テーブル

Claims

動翼の高サイクル疲労特性を評価するための振動試験に用いる動翼の振動試験用治具であって、
前記動翼のタブテール部を保持して加振機の加振テーブル上に固定される治具本体と、
前記動翼のタブテール部にスパン方向の荷重を付与して該動翼を前記治具本体に固定する加力部を備え、
前記加力部は前記治具本体に配置され、前記動翼のタブテール部に付与する荷重に関して前記治具本体を内力系にする部位に配置されている動翼の振動試験用治具。
前記加力部から前記動翼のタブテール部に付与する荷重を測定する荷重測定部を備えている請求項１に記載の動翼の振動試験用治具。
前記治具本体の補強部を備えている請求項１又は２に記載の動翼の振動試験用治具。
前記治具本体は、加振機の加振テーブル上に位置調整可能に固定される請求項１又は２に記載の動翼の振動試験用治具。