JPH0941902A - 回転流体機械の翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のガスタービンエンジンの動翼および静
翼においては、空力的負荷の高いハブ部、チップ部にお
ける空力的性能の面から翼枚数と翼コード長さとを増や
す必要があるが、重量を軽減させる面からは翼枚数と翼
コード長さとを減らす必要がある。翼のエンドウォール
における空力的性能の改善策は翼枚数の増加や翼コード
長さの延長などによる効果の少ないものしかなく、エン
ドウォールにおける空力的性能を確保するために翼枚数
の削減には制限がある。従って、従来のガスタービンエ
ンジンの動翼および静翼においては、これら２つの課題
を両立させて解決するのは非常に困難である。 【解決手段】 通常の翼の間に翼の空力的負荷が低い部
分を切り欠いた部分翼を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンなどに適用される回転流体機械の翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のガスタービンエンジンの翼
の説明図である。図において、従来のガスタービンエン
ジンの動翼および静翼は、翼枚数と翼コード長さとを空
力的負荷の高いハブ部３およびチップ部４に適応して製
作されており、ミーン部（ハブ部３とチップ部４との中
間部分）５における空力的負荷は低くなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のガ
スタービンエンジンの動翼および静翼においては、空力
的負荷の高いハブ部３、チップ部４における空力的性能
の面から翼枚数と翼コード長さとを増やす必要がある
が、重量を軽減させる面からは翼枚数と翼コード長さと
を減らす必要がある。翼のエンドウォールにおける空力
的性能の改善策は翼枚数の増加や翼コード長さの延長な
どによる効果の少ないものしかなく、エンドウォールに
おける空力的性能を確保するために翼枚数の削減には制
限がある。従って、従来のガスタービンエンジンの動翼
および静翼においては、これら２つの課題を両立させて
解決するのは非常に困難である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転流体機
械の翼は上記課題の解決を目的にしており、通常の翼の
間に翼の空力的負荷が低い部分を切り欠いた部分翼を配
置した構成を特徴とする。即ち、本発明に係る回転流体
機械の翼においては、通常の翼の間に翼の空力的負荷が
低い部分を切り欠いた部分翼が配置されており、部分的
に空力的負荷が高い場所にのみ翼を配置したことにより
部分的に翼を配置した場所で空力的性能が向上して空力
的負荷が全体の流れの場において均一になる。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態に係
るガスタービンエンジンの静翼の説明図、図２は本発明
の実施の他の形態に係るガスタービンエンジンの動翼の
説明図である。図において、これら実施の形態に係るガ
スタービンエンジンの動翼および静翼は空力的性能の向
上と軽量化とを両立させて解決することができるように
空力的負荷の高いハブ部３およびチップ部４で翼枚数を
維持乃至は増加させることにより性能の向上を図り、ま
た空力的負荷の低いミーン部（ハブ部３とチップ部４と
の中間部分）５を切り欠くことにより軽量化を実現させ
ている。なお、ハブ部３、チップ部４に部分翼１を固定
する固定方法は従来の静翼、動翼の固定方法と同様で、
従来と異なる特殊な固定方法を施す必要はない。

【０００６】図１において、本実施の形態に係るガスタ
ービンエンジンの静翼は図に示すように部分翼１が設け
られており、この部分翼１はハブ３またはチップ部４に
おける空力的負荷を軽減するために通常の静翼２と交互
に配置され、通常の静翼２よりも翼コード長さが短くな
っている。このように、部分翼１は空力的負荷の低いミ
ーン部５を省略することにより重量の軽減を図ってい
る。また、部分翼１の加工および組立は通常の静翼２と
同様の方法で行うことができるので、コスト面も抑える
ことができる。本静翼ではハブ部３、チップ部４ともに
部分翼１を使用しているが、一方で空力的負荷が高く他
方では低い場合は、空力的負荷が高い一方のみを使用す
ることも可能である。また、ピッチ角度が可変の静翼の
場合でも、従来の静翼と同じ取付け方法を使用すること
ができるので適用が可能である。

【０００７】図２において本実施の形態に係るガスター
ビンエンジンの動翼は図に示すようにハブ３のみに部分
翼１が設けられており、動翼６の場合も上記の実施の形
態に係る静翼の場合と同様にハブ３の空力的負荷を軽減
するために通常の動翼６と交互に配置され、通常の動翼
６よりも翼コード長さが短くなっている。このように、
空力的負荷が低い翼上半分を削除することにより重量が
軽減されている。動翼６の場合は重量を軽減することは
遠心力も減少するので、ディスクが動翼６を支持する力
が減少してディスクの重量の低減にも継がる。また、ピ
ッチ角度が可変の動翼の場合でも、従来の動翼と同じ取
付け方法を使用することができるので適用が可能であ
る。

【０００８】このように、これらのガスタービンエンジ
ンの動翼および静翼においては、通常の翼の間のエンド
ウォールに翼の高さが通常の翼の５０％以下の部分翼１
を配置することにより、エンドウォールにおける空力的
性能がアップする。但し、動翼６の場合はチップ部側に
部分翼１の配置は不可能である。また、部分翼１を配置
することによりエンドウォールにおける負荷を軽減して
翼枚数を減らすことができ、ガスタービンエンジンの軸
流圧縮機が軽量化する。また、部分翼１を使用すること
によりエンドウォールにおける２次流れによる渦の大き
さが半分程度になり、エンドウォールにおける圧力損失
を減少させることができる。通常、ミーン部５近辺より
もエンドウォール付近で負荷が大きくなるためにエンド
ウォールにおける負荷に合わせて翼枚数を決定してお
り、このためにミーン部５近辺における負荷は過剰に小
さく、翼枚数を増加することにより重量も増加している
が、部分翼１を使用することによりミーン部５近辺の負
荷レベルに合わせて翼枚数を減らし重量を軽減させるこ
とができる。

【０００９】一般に使用されている翼列負荷のパラメー
タであるＤファクタ（Diffusion factor、通常は０．５
以下にする）Ｄは、

【００１０】

【数１】

【００１１】従って、部分翼１を使用することによりエ
ンドウォールにおけるＤファクタを３０〜４０％軽減さ
せることができる。

【００１２】従来のガスタービンエンジンの動翼および
静翼においては、空力的負荷の高いハブ部、チップ部に
おける空力的性能の面から翼枚数と翼コード長さとを増
やす必要があるが、重量を軽減させる面からは翼枚数と
翼コード長さとを減らす必要がある。翼のエンドウォー
ルにおける空力的性能の改善策は翼枚数の増加や翼コー
ド長さの延長などによる効果の少ないものしかなく、エ
ンドウォールにおける空力的性能を確保するために翼枚
数の削減には制限がある。従って、従来のガスタービン
エンジンの動翼および静翼においては、これら２つの課
題を両立させて解決するのは非常に困難であるが、上述
のガスタービンエンジンの静翼および動翼においては空
力的性能の向上と軽量化とを両立させて解決することが
できるように静翼２のミーン部５、動翼６の上半分を切
り欠くことにより空力的負荷の軽減と重量の軽減とを両
立させており、部分翼１を空力的負荷の高い場所にのみ
配置して全体の流れの場に均一な空力的負荷を与えるこ
とにより、部分翼１を配置した場所で空力的性能が向上
して空力的負荷が全体の流れの場において均一になるこ
とにより従来の空力的負荷が低い流れの場に翼を余分に
配置するよりも重量が軽減されるとともに、空力的負荷
の高いハブ部３またはチップ部４において空力的負荷を
軽減することができて性能の向上を図ることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る回転流体機械の翼は前記の
ように構成されており、部分的に翼を配置した場所で空
力的性能が向上して空力的負荷が全体の流れの場におい
て均一になるので空力的性能が向上するとともに、翼の
空力的負荷が低い部分が切り欠かれたことにより重量が
軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の一形態に係るガスタービ
ンエンジンの静翼の斜視図である。

【図２】図２は本発明の実施の他の形態に係るガスター
ビンエンジンの動翼の斜視図である。

【図３】図３は従来のガスタービンエンジンの静翼の斜
視図である。

【符号の説明】

１ 部分翼 ２ 静翼 ３ ハブ部 ４ チップ部 ５ ミーン部 ６ 動翼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通常の翼の間に翼の空力的負荷が低い部
   分を切り欠いた部分翼を配置したことを特徴とする回転
   流体機械の翼。