JPH05123774A - 中空構造体およびその製作方法 - Google Patents
中空構造体およびその製作方法Info
- Publication number
- JPH05123774A JPH05123774A JP3284730A JP28473091A JPH05123774A JP H05123774 A JPH05123774 A JP H05123774A JP 3284730 A JP3284730 A JP 3284730A JP 28473091 A JP28473091 A JP 28473091A JP H05123774 A JPH05123774 A JP H05123774A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tubes
- skins
- fan blade
- strength
- tube
- Prior art date
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- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量化とともに強度が保持されることを目的
とする。 【構成】 ２枚のスキンの間に複数のチューブを力の作
用する方向に向けて配設し構成する。
とする。 【構成】 ２枚のスキンの間に複数のチューブを力の作
用する方向に向けて配設し構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空用、産業用ガスタ
ービンエンジンのファンブレードなどに適用される中空
構造体及びその製作方法に関する。
ービンエンジンのファンブレードなどに適用される中空
構造体及びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は平成２年特許公開公報第１２５９
０２号に記載の航空機用ガスタービンエンジンのファン
ブレードの説明図である。図において、一般にガスター
ビンエンジンは近年大型化しつつあってそのファンブレ
ードの軽量化が重要な技術課題の一つとなっているが、
このためにガスタービンエンジンのファンブレードとし
て中空ブレードの開発がなされており、その一例として
本ファンブレードは超塑性成形したディンプルシートを
コア材１３とし、このコア材１３をスキン１１，１２に
液相拡散接合させている。
０２号に記載の航空機用ガスタービンエンジンのファン
ブレードの説明図である。図において、一般にガスター
ビンエンジンは近年大型化しつつあってそのファンブレ
ードの軽量化が重要な技術課題の一つとなっているが、
このためにガスタービンエンジンのファンブレードとし
て中空ブレードの開発がなされており、その一例として
本ファンブレードは超塑性成形したディンプルシートを
コア材１３とし、このコア材１３をスキン１１，１２に
液相拡散接合させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなガスター
ビンエンジンのファンブレードにおいて共通する課題
は、コア材１３として如何なる部材を使用して軽量化す
るとともに強度を保たせるか、またそれらの部材をどの
ようにして固着させるかにあり、基本的には各構成部材
の製作精度を向上させることが要求されるが、ファンブ
レードは複雑な３次元曲面をなしているために各構成部
材の加工精度を向上させることは容易なことではない。
ビンエンジンのファンブレードにおいて共通する課題
は、コア材１３として如何なる部材を使用して軽量化す
るとともに強度を保たせるか、またそれらの部材をどの
ようにして固着させるかにあり、基本的には各構成部材
の製作精度を向上させることが要求されるが、ファンブ
レードは複雑な３次元曲面をなしているために各構成部
材の加工精度を向上させることは容易なことではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る中空構造体
は上記課題の解決を目的にしており、２枚のスキンと、
該２枚のスキンの間に力の作用する方向に向けて配設さ
れた複数のチューブとを備えた構成を特徴とする。
は上記課題の解決を目的にしており、２枚のスキンと、
該２枚のスキンの間に力の作用する方向に向けて配設さ
れた複数のチューブとを備えた構成を特徴とする。
【０００５】また、本発明に係る中空構造体の製作方法
は、２枚のスキンの間に複数のチューブを配設し上記チ
ューブ内に流体を導入して上記チューブの内面を加圧し
互いにおよび上記スキンと接合材を介して固着させるこ
とを特徴とする。
は、２枚のスキンの間に複数のチューブを配設し上記チ
ューブ内に流体を導入して上記チューブの内面を加圧し
互いにおよび上記スキンと接合材を介して固着させるこ
とを特徴とする。
【０００６】
【作用】即ち、本発明に係る中空構造体においては、２
枚のスキンの間に複数のチューブが力の作用する方向に
向けて配設されており、力がチューブの長手方向に作用
することにより遠心力の応力集中が排除される。
枚のスキンの間に複数のチューブが力の作用する方向に
向けて配設されており、力がチューブの長手方向に作用
することにより遠心力の応力集中が排除される。
【０００７】また、本発明に係る中空構造体の製作方法
においては、２枚のスキンの間に複数のチューブを配設
しチューブ内に流体を導入してチューブの内面を加圧し
互いにおよびスキンと接合材を介して固着させるように
なっており、チューブおよびスキンの接合部にチューブ
の内面から接合に必要な圧力が与えられ密着状態に保た
れて固着される。
においては、２枚のスキンの間に複数のチューブを配設
しチューブ内に流体を導入してチューブの内面を加圧し
互いにおよびスキンと接合材を介して固着させるように
なっており、チューブおよびスキンの接合部にチューブ
の内面から接合に必要な圧力が与えられ密着状態に保た
れて固着される。
【０００８】
【実施例】図１および図２は本発明の一実施例に係るフ
ァンブレードの説明図である。図において、本実施例に
係るファンブレードは航空機用ガスタービンエンジンに
使用されるもので、１は腹面スキン、２は背面スキンで
ある。また、３はチューブで、図１に示すように軽量化
のためにコア材として複数のチューブ３の集積体を用い
るとともに、特に遠心力が作用するファンブレードの翼
根部から先端に向けた方向の強度向上を計るためにこの
チューブ３をファンブレードの長手方向に向けて配列し
ている。また、製造上最も問題となるチューブ３と両ス
キン１，２との密着性を確保するため、チューブ３と両
スキン１，２との接合中にチューブ３の内面にガス圧を
負荷することによってチューブ３を互いに押し付け合う
とともに両スキン１，２に押し付けて固着する。両スキ
ン１，２は例えばチタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖなどの
軽量高強度材から作られる。また、チューブ３には接合
性を考慮して例えばチタン合金Ｔｉ−３Ａｌ−２.５Ｖ
などの軽量高強度材を用いる。これらの部材はろう付
け、液相拡散接合、固相拡散接合法などにより接合され
て中空ブレードに組立られる。
ァンブレードの説明図である。図において、本実施例に
係るファンブレードは航空機用ガスタービンエンジンに
使用されるもので、１は腹面スキン、２は背面スキンで
ある。また、３はチューブで、図１に示すように軽量化
のためにコア材として複数のチューブ３の集積体を用い
るとともに、特に遠心力が作用するファンブレードの翼
根部から先端に向けた方向の強度向上を計るためにこの
チューブ３をファンブレードの長手方向に向けて配列し
ている。また、製造上最も問題となるチューブ３と両ス
キン１，２との密着性を確保するため、チューブ３と両
スキン１，２との接合中にチューブ３の内面にガス圧を
負荷することによってチューブ３を互いに押し付け合う
とともに両スキン１，２に押し付けて固着する。両スキ
ン１，２は例えばチタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖなどの
軽量高強度材から作られる。また、チューブ３には接合
性を考慮して例えばチタン合金Ｔｉ−３Ａｌ−２.５Ｖ
などの軽量高強度材を用いる。これらの部材はろう付
け、液相拡散接合、固相拡散接合法などにより接合され
て中空ブレードに組立られる。
【０００９】このようなファンブレードを製作する場合
は、図２（ａ）に示すようにファンブレード各部の翼厚
を考慮した直径の異なる複数のチューブ３を、同図
（ｂ）に示すように金型を用いて予めファンブレード全
体形状の成形を行う。成形後、各チューブ３の両端を平
板状に潰す加工を行い、一端は同図（ｃ）に示すように
全面を溶接して気密性を与え、他端は同図（ｄ）に示す
ようにガス圧導入用の細径金属管４をチューブ３内部と
導通させ溶接する。これらチューブ３の集積体をコア材
として両スキン１，２と接合し中空ブレードを組立てる
ため、同図（ｅ）に示すように熱間プレス機を用いて上
下の熱盤の間にファンブレードの背面および腹面の形状
に対応する金型を配し、これに腹面スキン１、チューブ
３の集積体によるコア材、背面スキン２の順にセットす
る。各スキン１，２の内面およびチューブ３の接合面に
は必要に応じてろう材、液相拡散接合用のインサート材
を適用しておく。そして、金型で全体を加圧してアルゴ
ンガスなどの不活性雰囲気中で加熱するとともに、各チ
ューブ３内に細径金属管４を介してアルゴンガスなどを
導入しチューブ３内面に所要の内圧ｐを負荷する。これ
によって、各チューブ３および両スキン１，２との接合
部に接合に必要な圧力が負荷されて密着状態が得られ強
固に固着される。なお、ファンブレードの前端および後
端における両スキン１，２の接合部には、プレス加圧力
を負荷して若干の板厚方向の塑性圧縮を与えることによ
り密着状態を確保する。接合を行う温度は使用するろう
材、インサート材、固相拡散接合材などそれぞれの接合
材に適した温度とする。ガス圧導入用の細径金属管４は
接合の完了後に切断して除去する。
は、図２（ａ）に示すようにファンブレード各部の翼厚
を考慮した直径の異なる複数のチューブ３を、同図
（ｂ）に示すように金型を用いて予めファンブレード全
体形状の成形を行う。成形後、各チューブ３の両端を平
板状に潰す加工を行い、一端は同図（ｃ）に示すように
全面を溶接して気密性を与え、他端は同図（ｄ）に示す
ようにガス圧導入用の細径金属管４をチューブ３内部と
導通させ溶接する。これらチューブ３の集積体をコア材
として両スキン１，２と接合し中空ブレードを組立てる
ため、同図（ｅ）に示すように熱間プレス機を用いて上
下の熱盤の間にファンブレードの背面および腹面の形状
に対応する金型を配し、これに腹面スキン１、チューブ
３の集積体によるコア材、背面スキン２の順にセットす
る。各スキン１，２の内面およびチューブ３の接合面に
は必要に応じてろう材、液相拡散接合用のインサート材
を適用しておく。そして、金型で全体を加圧してアルゴ
ンガスなどの不活性雰囲気中で加熱するとともに、各チ
ューブ３内に細径金属管４を介してアルゴンガスなどを
導入しチューブ３内面に所要の内圧ｐを負荷する。これ
によって、各チューブ３および両スキン１，２との接合
部に接合に必要な圧力が負荷されて密着状態が得られ強
固に固着される。なお、ファンブレードの前端および後
端における両スキン１，２の接合部には、プレス加圧力
を負荷して若干の板厚方向の塑性圧縮を与えることによ
り密着状態を確保する。接合を行う温度は使用するろう
材、インサート材、固相拡散接合材などそれぞれの接合
材に適した温度とする。ガス圧導入用の細径金属管４は
接合の完了後に切断して除去する。
【００１０】このように、本ファンブレードは複数の薄
肉金属製のチューブ３を使用して断面及び長さ方向が任
意の形状に適合性を有する安価なコア材とすることによ
り軽量化を実現するとともに、このチューブ３を遠心力
が作用する翼根から翼端に向かう方向に向けて配列する
ことにより強度向上を実現している。そして、このチュ
ーブ３を互いに接合させたり腹背面スキン１，２と接合
させたりする際に、気密性を有するチューブ３に接合に
必要な内圧を負荷することにより、部材間の気密性を確
保してチューブ３の接合性を向上させている。
肉金属製のチューブ３を使用して断面及び長さ方向が任
意の形状に適合性を有する安価なコア材とすることによ
り軽量化を実現するとともに、このチューブ３を遠心力
が作用する翼根から翼端に向かう方向に向けて配列する
ことにより強度向上を実現している。そして、このチュ
ーブ３を互いに接合させたり腹背面スキン１，２と接合
させたりする際に、気密性を有するチューブ３に接合に
必要な内圧を負荷することにより、部材間の気密性を確
保してチューブ３の接合性を向上させている。
【００１１】従来の例えばハニカムコア方式やディンプ
ルコア方式などによるコア材は、面内等方性を有する反
面、ファンブレードのように遠心力が作用する場合には
直交方向に存在する接合境界に応力が集中して全体の強
度がこの部分で支配されるが、本ファンブレードは遠心
力が作用する長手方向にチューブ３を配列するので、こ
れによってコア材にも遠心応力を負担させるとともに直
交方向の接合境界を排除する作用が生まれ、ファンブレ
ードの強度を向上させている。即ち、遠心力が作用する
方向にチューブ３を配列することにより、コア材の遠心
応力負担および直交方向の接合境界における応力集中排
除の両作用が得られファンブレードの強度が向上する。
また、安価なチューブ３によるコア材が使用できるこ
と、接合不良率が減少して歩留りが向上することなどに
より、製作コストが低減する。
ルコア方式などによるコア材は、面内等方性を有する反
面、ファンブレードのように遠心力が作用する場合には
直交方向に存在する接合境界に応力が集中して全体の強
度がこの部分で支配されるが、本ファンブレードは遠心
力が作用する長手方向にチューブ３を配列するので、こ
れによってコア材にも遠心応力を負担させるとともに直
交方向の接合境界を排除する作用が生まれ、ファンブレ
ードの強度を向上させている。即ち、遠心力が作用する
方向にチューブ３を配列することにより、コア材の遠心
応力負担および直交方向の接合境界における応力集中排
除の両作用が得られファンブレードの強度が向上する。
また、安価なチューブ３によるコア材が使用できるこ
と、接合不良率が減少して歩留りが向上することなどに
より、製作コストが低減する。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係る中空構造体は前記のように
構成されており、作用する力による応力集中が排除され
るので、チューブによる軽量化とともに強度が保持され
る。
構成されており、作用する力による応力集中が排除され
るので、チューブによる軽量化とともに強度が保持され
る。
【００１３】また、本発明に係る中空構造体の製作方法
は前記のようになっており、チューブおよびスキンの接
合部が密着状態に保たれて固着されるので、各部材間の
接合性が向上する。
は前記のようになっており、チューブおよびスキンの接
合部が密着状態に保たれて固着されるので、各部材間の
接合性が向上する。
【図１】図１は本発明の一実施例に係るファンブレード
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】図２はその製作方法の説明図である。
【図３】図３は出願中の発明に係るファンブレードの斜
視図である。
視図である。
１ 腹面スキン ２ 背面スキン ３ チューブ ４ 細径金属管
Claims (2)
- 【請求項１】 ２枚のスキンと、該２枚のスキンの間に
力の作用する方向に向けて配設された複数のチューブと
を備えたことを特徴とする中空構造体。 - 【請求項２】 ２枚のスキンの間に複数のチューブを配
設し上記チューブ内に流体を導入して上記チューブの内
面を加圧し互いにおよび上記スキンと接合材を介して固
着させることを特徴とする中空構造体の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284730A JPH05123774A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 中空構造体およびその製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284730A JPH05123774A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 中空構造体およびその製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123774A true JPH05123774A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=17682243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3284730A Withdrawn JPH05123774A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 中空構造体およびその製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05123774A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010094735A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Tech Taiyo Kogyo Co Ltd | はんだ付け方法、及びこれに用いるはんだ付金属板、はんだごて |
| JP2010538839A (ja) * | 2007-09-19 | 2010-12-16 | バーンズ グループ インコーポレーテッド | 拡散接合 |
| CN110625335A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-12-31 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP3284730A patent/JPH05123774A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010538839A (ja) * | 2007-09-19 | 2010-12-16 | バーンズ グループ インコーポレーテッド | 拡散接合 |
| JP2010094735A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Tech Taiyo Kogyo Co Ltd | はんだ付け方法、及びこれに用いるはんだ付金属板、はんだごて |
| CN110625335A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-12-31 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种大展弦比骨架蒙皮翼类构件的焊接变形控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |