JPH1073003A - ガスタービンエンジン - Google Patents

ガスタービンエンジン

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JPH1073003A
JPH1073003A JP23010396A JP23010396A JPH1073003A JP H1073003 A JPH1073003 A JP H1073003A JP 23010396 A JP23010396 A JP 23010396A JP 23010396 A JP23010396 A JP 23010396A JP H1073003 A JPH1073003 A JP H1073003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fan
compressor
blade
gas turbine
turbine engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP23010396A
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English (en)
Inventor
Kimihiro Kishi
公博 貴志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のガスタービンエンジンにおいては静翼
が何れも固定式で、作動ガスの流れの方向を転向させる
機能は有しているがファンおよび圧縮機における圧縮、
タービンにおける膨張の仕事に直接には寄与しない。フ
ァン、圧縮機、タービンなどの全長のうち静翼の部分が
約1/2の長さを占めており、ガスガスタービンエンジ
ンを軽量化するには動翼1段当たりの負荷を高めて段数
の削減を図る必要がある。 【解決手段】 少なくともファン、圧縮機、タービン何
れか1つ以上の静翼1,10,16,24を動翼5,1
1,17,25に対して反対方向に回転可能に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機の外、発電
用、船舶推進用、機械駆動用、コジェネ用などにも適用
されるガスタービンエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は航空機などに使用されている従来
のガスタービンエンジンの説明図である。図において、
一般にガスタービンエンジンはファン、圧縮機、燃焼
器、ファンタービン、圧縮機タービンなどからなり、従
来のガスタービンエンジンは固定式の静翼構造をなして
いる。即ち、ファン固定静翼37はファンケース27に
取付けられていて回転することはない。圧縮機固定静翼
38、圧縮機タービン固定静翼39、ファンタービン固
定静翼40は何れもケース6に取付けられていて回転す
ることはない。ファンにおける圧縮はファン動翼11で
行われ、圧縮機における圧縮は圧縮機動翼5で行われ
る。ファン固定静翼37および圧縮機固定静翼38にお
いては圧縮は行われず、流れ方向の転向のみが行われ
る。圧縮機タービン固定静翼39およびファンタービン
固定静翼40は流れ方向の転向のみを行う。
【0003】図6は2重反転式ファンを備えた従来のガ
スタービンエンジンの説明図である。図において、ファ
ン初段動翼28はファン初段動翼シャフト41で駆動さ
れ、ファン2段動翼29はファン2段動翼シャフト42
で駆動される。ファン初段動翼28とファン2段動翼2
9とは互いに反対の向きに固定され、間に静翼は設けら
れていない。圧縮機静翼、タービン静翼は何れも固定式
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ガスタービンエンジンにおいては静翼が何れも固定式
で、作動ガスの流れの方向を転向させる機能は有してい
るがファンおよび圧縮機における圧縮、タービンにおけ
る膨張の仕事に直接には寄与しない。
【0005】ファン、圧縮機、タービンなどの全長のう
ち静翼の部分が約1/2の長さを占めており、ガスター
ビンエンジンを軽量化するには動翼1段当たりの負荷を
高めて段数の削減を図る必要がある。なお、2重反転式
のファンを備えたガスタービンエンジンは存在するが、
動翼の間に静翼は設けられておらず、またファン動翼を
中心部の軸で駆動するために構造が複雑で、圧縮機、多
段タービンなどへの適用は不可能である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンエンジンは上記課題の解決を目的にしており、少なく
ともファン、圧縮機、タービン何れか1つ以上の静翼を
動翼に対して反対方向に回転可能に設けている。ファ
ン、圧縮機においては、静翼を回転させることにより吸
入する空気を静翼でも加圧して圧縮するとともに次段の
動翼に最適の入射角で流入するように流れを転向させ
る。このような動作を各段ごとに繰り返すことにより従
来よりも少ない段数、短い全長で圧縮の仕事を得る。ま
た、タービンにおいては、静翼を回転させることにより
高温ガスを膨張させるとともに次段の動翼に最適の入射
角で流入するように流れを転向させる。このような動作
を各段ごとに繰り返すことにより従来よりも少ない段
数、短い全長で膨張の仕事を得る。
【0007】このように従来は固定式のファン、圧縮
機、タービンの静翼を動翼に対して反対方向に回転させ
ることにより、ファン、圧縮機では1段当たりの圧力比
が増大し、タービンでは1段当たりの膨張比が増大す
る。
【0008】
【発明の実施の形態】図1乃至図4はそれぞれ本発明の
実施の第一乃至第四の形態に係るガスタービンエンジン
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は航空機などに使用されるもの
で、図に示すようにファン、圧縮機、燃焼器、ファンタ
ービン、圧縮機タービンなどからなり、ファン、圧縮
機、タービンなどの静翼が2重反転式の構造になってい
る。なお、これらのガスタービンエンジンは航空機の
外、発電用、船舶推進用、機械駆動用、コジェネ用など
にも使用が可能である。
【0009】図1において、本ガスタービンエンジンは
2重反転式の静翼を圧縮機に適用している。圧縮機静翼
1はケース6に軸受2を介して支持されている。圧縮機
静翼1の外側には歯車3が取付けられており、シャフト
7で駆動される。シャフト7はパワーテイクオフシャフ
ト8によりギアボックス4を介して駆動される。圧縮機
静翼1は圧縮機動翼5に対して反対方向に回転し、空気
を圧縮するようになっている。
【0010】このように、本ガスタービンエンジンにお
いては圧縮機静翼1を回転させることにより、高圧系圧
縮機の圧力比を向上させる、或いは段数の削減などを可
能とする。また、可変静翼の機能も担わせることができ
る。
【0011】図2において、本ガスタービンエンジンは
2重反転式の静翼をファンに適用している。ファン静翼
10はファンケース27に軸受9を介して支持されてい
る。ファン静翼10の外側には歯車30が取付けられて
おり、シャフト31で駆動される。シャフト31はパワ
ーテイクオフシャフト8によりギアボックス4を介して
駆動される。ファン静翼10はファン動翼11に対して
反対方向に回転し、空気を圧縮するようになっている。
【0012】このように、本ガスタービンエンジンにお
いてはファン静翼10を回転させることにより、低圧系
ファンの圧力比を向上させる、或いは段数の削減、回転
数の低減、ファン径の縮小などを可能とする。
【0013】図3において、本ガスタービンエンジンは
2重反転式の静翼を圧縮機および圧縮機タービンに適用
している。圧縮機静翼1はケース6に軸受2を介して支
持されている。圧縮機タービン静翼16はケース6に軸
受15を介して支持されている。圧縮機静翼1の外側に
は歯車34が取付けられている。圧縮機タービン静翼1
6の外側には歯車18が取付けられている。シャフト1
3にはユニバーサルジョイント32が取付けられ、両端
に歯車12および歯車14が取付けられている。歯車1
2は歯車34と噛み合い、歯車14は歯車18と噛み合
う。圧縮機タービン動翼17と圧縮機動翼5とは圧縮機
タービンシャフト35で連結されている。圧縮機タービ
ン静翼16は圧縮機タービン動翼17に対して反対方向
に回転し、圧縮機静翼1を駆動する。圧縮機静翼1は圧
縮機動翼5に対して反対方向に回転し、空気を圧縮する
ようになっている。
【0014】このように、本ガスタービンエンジンにお
いては高圧系の圧縮機タービン静翼16の駆動力で圧縮
機静翼1を回転させることにより、高圧系圧縮機タービ
ンの仕事量を増すことができる。また、高圧系としてク
ローズすることができるので、制御が容易である。
【0015】図4において、本ガスタービンタービンエ
ンジンは2重反転式の静翼をファンおよびファンタービ
ンに適用している。ファン静翼10はファンケース27
に軸受9を介して支持されている。ファンタービン静翼
24はケース6に軸受26を介して支持されている。フ
ァン静翼10の外側には歯車21が取付けられている。
ファンタービン静翼24の外側には歯車23が取付けら
れている。シャフト19にはユニバーサルジョイント3
3が取付けられ、両端に歯車20および歯車22が取付
けられている。歯車20は歯車21と噛み合い、歯車2
2は歯車23と噛み合う。ファンタービン動翼25とフ
ァン動翼11とはファンタービンシャフト36で連結さ
れている。ファンタービン静翼24はファンタービン動
翼25に対して反対方向に回転し、ファン静翼10を駆
動する。ファン静翼10はファン動翼11に対して反対
方向に回転し、空気を圧縮するようになっている。
【0016】このように、本ガスタービンエンジンにお
いては低圧系のファンタービン静翼24の駆動力でファ
ン静翼10を回転させることにより、低圧系ファンター
ビンの仕事量を増すことができる。
【0017】これら各実施の形態に係るガスタービンエ
ンジンにおいて、ファン、圧縮機はそれぞれの静翼を回
転させて吸入する空気を加圧圧縮するとともに、次段の
各動翼に最適の入射角で流入するように流れを転向させ
る。このような動作を各段ごとに繰り返すことにより、
従来よりも少ない段数、短い全長で圧縮の仕事を得る。
また、タービンは静翼を回転させて高温ガスを膨張させ
るとともに、次段の動翼に最適の入射角で流入するよう
に流れを転向させる。このような動作を各段ごとに繰り
返すことにより、従来よりも少ない段数、短い全長で膨
張の仕事を得る。
【0018】従来のガスタービンエンジンにおいては静
翼が何れも固定式で、作動ガスの流れの方向を転向させ
る機能は有しているがファンおよび圧縮機における圧
縮、タービンにおける膨張の仕事に直接には寄与しな
い。ファン、圧縮機、タービンなどの全長のうち静翼の
部分が約1/2の長さを占めており、ガスタービンエン
ジンを軽量化するには動翼1段当たりの負荷を高めて段
数の削減を図る必要がある。これに対し、上述の各実施
の形態に係るガスタービンエンジンにおいては従来はそ
れぞれ固定式の静翼を各ケースの外側から各動翼に対し
て反対方向に回転させることによってファン、圧縮機で
は1段当たりの圧力比を増大させ、タービンでは1段当
たりの膨張比を増大させることができる。なお、静翼を
外側から回転させることにより、ガスタービンエンジン
におけるファン、圧縮機、タービンの何れにも適用が可
能である。このようにファン、圧縮機、タービンの何れ
にも2重反転式の静翼を適用することが可能となること
により、1段当たりの圧縮の仕事、膨張の仕事を従来の
約2倍にすることができる。これにより、同じ圧力比、
膨張比を得る場合は静翼を従来のガスタービンエンジン
の約半分の段数に削減することが可能で、ガスタービン
エンジンの全長が短縮されてガスタービンエンジンが軽
量化される。
【0019】
【発明の効果】本発明に係るガスタービンエンジンは前
記のように構成されており、従来は固定式のファン、圧
縮機、タービンの静翼を動翼に対して反対方向に回転さ
せることにより、ファン、圧縮機では1段当たりの圧力
比が増大し、タービンでは1段当たりの膨張比が増大す
るので、同じ圧力比、膨張比を得るためには動翼の段数
を半減することが可能になる。これにより、ガスタービ
ンエンジンの全長が短縮されてガスタービンエンジンが
軽量化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の第一の形態に係るガスタ
ービンエンジンの断面図である。
【図2】図2は本発明の実施の第二の形態に係るガスタ
ービンエンジンの断面図である。
【図3】図3は本発明の実施の第三の形態に係るガスタ
ービンエンジンの断面図である。
【図4】図4は本発明の実施の第四の形態に係るガスタ
ービンエンジンの断面図である。
【図5】図5は従来のガスタービンエンジンの断面図で
ある。
【図6】図6は従来の他のガスタービンエンジンの断面
図である。
【符号の説明】
1 圧縮機静翼 2 軸受 3 歯車 4 ギアボックス 5 圧縮機動翼 6 ケース 7 シャフト 8 パワーテイクオフシャフト 9 軸受 10 ファン静翼 11 ファン動翼 12 歯車 13 シャフト 14 歯車 15 軸受 16 圧縮機タービン静翼 17 圧縮機タービン動翼 18 歯車 19 シャフト 20 歯車 21 歯車 22 歯車 23 歯車 24 ファンタービン静翼 25 ファンタービン動翼 26 軸受 27 ファンケース 30 歯車 31 シャフト 32 ユニバーサルジョイント 33 ユニバーサルジョイント 34 歯車 35 圧縮機タービンシャフト 36 ファンタービンシャフト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともファン、圧縮機、タービン何
    れか1つ以上の静翼を動翼に対して反対方向に回転可能
    に設けたことを特徴とするガスタービンエンジン。
JP23010396A 1996-08-30 1996-08-30 ガスタービンエンジン Pending JPH1073003A (ja)

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JP23010396A JPH1073003A (ja) 1996-08-30 1996-08-30 ガスタービンエンジン

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JP23010396A JPH1073003A (ja) 1996-08-30 1996-08-30 ガスタービンエンジン

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JPH1073003A true JPH1073003A (ja) 1998-03-17

Family

ID=16902611

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JP23010396A Pending JPH1073003A (ja) 1996-08-30 1996-08-30 ガスタービンエンジン

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008019862A (ja) * 2007-06-27 2008-01-31 Matsuura Matsue 低圧タービン駆動方法とその低圧タービン駆動装置
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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030408