JPH11311130A - ジェットエンジンのブースタ構造 - Google Patents

ジェットエンジンのブースタ構造

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JPH11311130A
JPH11311130A JP10134401A JP13440198A JPH11311130A JP H11311130 A JPH11311130 A JP H11311130A JP 10134401 A JP10134401 A JP 10134401A JP 13440198 A JP13440198 A JP 13440198A JP H11311130 A JPH11311130 A JP H11311130A
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JP
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booster
blade
tandem
jet engine
boundary layer
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JP10134401A
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Keisuke Hashimoto
啓介 橋本
Shinya Suga
信也 須賀
Yusuke Sakai
祐輔 酒井
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/146Shape, i.e. outer, aerodynamic form of blades with tandem configuration, split blades or slotted blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
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    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
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  • Braking Systems And Boosters (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少数段で所望の圧力比が得られるブースタ構
造を提供する。 【解決手段】 ブースタ2の動翼が境界層制御タンデム
動翼11とされてなものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はジェットエンジンの
ブースタ構造に関する。さらに詳しくは、単段当たりの
圧力比が向上してなるジェットエンジンのブースタ構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高バイパスエンジンの性能向
上のため、図11に示すように、ファン1の下流にブー
スタ2’を設けることがなされている。
【0003】しかしながら、図11に示すように、この
ブースタ2’はファン1と同一のシャフト3’に設けら
れているため、ブースタ2’とファン1は回転数が同じ
となり、ブースタ2’の動翼4の周速はファン1の周速
により制約される。そのため、その周速は所望速度と比
較して著しく低速となるので、一段当たりの圧力比が非
常に小さくなる。その結果、所望の圧力比を確保するた
めに、ブースタ2’を多段としなければならないという
問題がある。また、ブースタ2’の段数を多くすると圧
縮機の全長が長くなるため、エンジンE’の重量増大を
招来するという問題もある。さらにまた、その重量の増
大により種々の問題を招来する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、少数段で所望の
圧力比が得られるブースタ構造を提供することを目的と
している。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のジェットエンジ
ンのブースタ構造は、ブースタの動翼が境界層制御タン
デム動翼とされてなることを特徴とする。
【0006】本発明のジェットエンジンのブースタ構造
においては、タンデム動翼列に対する流入角が50度〜
70度の範囲とされてなるのが好ましく、またタンデム
動翼列からの流出角が0度〜45度の範囲、つまり静翼
による転向角が0度〜45度の範囲とされてなるのがさ
らに好ましい。
【0007】
【作用】本発明のブースタ構造においては、ブースタの
動翼をタンデム動翼としているので、単段当たりの圧力
上昇が大きいので、少数の段数で所望の圧力上昇と得る
ことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【0009】実施の形態1本発明の実施の形態1のジェ
ットエンジンのブースタ構造を備えたターボファンエン
ジンEを図1に、またその要部を図2にそれぞれ概略図
で示し、このブースタ構造はブースタ2の動翼をタンデ
ム動翼11としてなるものである。そして、このタンデ
ム動翼11は、具体的には、境界層制御タンデム翼11
とされる。すなわち、このブースタ2の動翼列はタンデ
ム動翼列10とされる。
【0010】このタンデム動翼列10のタンデム動翼1
1の前置翼12の形状、後置翼13の形状、前置翼12
と後置翼13との位置関係、静翼列20との位置関係、
タンデム動翼列10および静翼列20のピッチなどにつ
いては、コンピュータにより3次元の流れ解析を行い決
定される。例えば、タンデム動翼列10については図3
に模式図的に示すように、前置翼12下面後縁から後置
翼13上面に吹き上げる噴流の速度および運動量などを
調整して噴流が後置翼13上面に沿って流れるようにし
て後置翼13上面の境界層の剥離が後縁近傍に限定され
るように設定されている。つまり、前置翼12により後
置翼13の境界層制御をなすものである。なお、図中の
符号3はファン1およびブースタ2を駆動している軸
を、符号14はディスクを、符号21は静翼をそれぞれ
示す。
【0011】この3次元の流れ解析を行うプログラム
は、翼列の回りの流れや衝撃波の分布を3次元的に解析
できるものであればいかなるプログラムでもよく、その
適用プログラムについては特に限定はない。
【0012】そして、図4に示すタンデム動翼列10に
対する流入角αは50°〜70°の範囲となるように静
翼列20の形状が設定されるのが好ましい。また、その
場合におけるタンデム動翼列10からの流出角βは0°
〜45°の範囲となるように、タンデム動翼列10の前
置翼12および後置翼13の形状が設定されてるのが好
ましい。つまり、静翼21による転向角が0°〜45°
の範囲となるようにされるのが好ましい。
【0013】しかして、このような特性を有するタンデ
ム動翼列10は、タンデム動翼11の前置翼12および
後置翼13の位置関係ならびにタンデム翼11、11相
互の位置関係を、例えば、図5〜図8に示すように、前
置翼12および後置翼13の寸法関係を図示のように設
定し、また前置翼12および後置翼13の相互関係をH
UB部からTIP部にかけて前置翼12および後置翼1
3が共に寝た状態から立ち上がった状態にしかつ前置翼
12と後置翼13との隙間を漸増させ、つまり前置翼1
2および後置翼13を共に撚った状態にすれば得られ
る。
【0014】このように、この実施の形態ではブースタ
2の動翼にタンデム動翼列10を用いているため、一段
で得られる圧力比が大きいところからブースタ2の段数
を低減できるので、圧縮機構造の寸法を短くできるとと
もにその重量を軽減できる。
【0015】なお、本明細書においては、前置翼12に
より後置翼13の境界層制御をなす特性を有するタンデ
ム翼11を「境界層制御タンデム翼」と定義する。
【0016】
【実施例】以下、より具体的な実施例に基づいて本発明
をより具体的に説明する。
【0017】実施例および比較例 下記に示す要目の境界層制御タンデム翼列(実施例)を
図5〜図8に示す形状および寸法にて作製してブースタ
とし、図9に示す試験装置によりその性能を測定した。
また、下記に示す要目の従来の翼列(比較例)を実施例
のタンデム翼と同一の翼幅にて作製し、実施例と同一の
試験装置によりその性能を測定した。
【0018】測定は図10に模式図的に示すように、翼
の前方(図10のA点)および翼の後方(図10のB
点)に全圧測定用プローブおよび全温測定用プローブを
90度の角度で配置し、その各プローブをTIP〜HU
B間において半径方向に1mmごとにトラバースするこ
とにより行った。また、流量は入口ダクト部の上流に設
けられたオリフィスにより測定し、翼列の回転数は翼列
が装着されているディスクの回転軸に設けられた回転数
ピックアップにより測定した。
【0019】そして、その測定により得られた各データ
は次のようにして処理を行った。
【0020】(1)A点およびB点におけるTIP〜H
UB間の全圧測定値および全温測定値の各平均値を算出
する。
【0021】(2)B点の全圧の平均値PBおよびA点
の全圧の平均値PAの比PB/PAより圧力比を算出す
る。
【0022】(3)さらにB点の全温の平均値TBおよ
びA点の全温の平均値TAをも算出し、先に算出された
B点の全圧の平均値PBおよびA点の全圧の平均値PA
を用いて下記式により効率を算出した。
【0023】
【数1】
【0024】そして、このようにして測定された実施例
の測定結果および算出された圧力比、圧力上昇ならびに
効率を表1に実施例の要目と併せて示し、また比較例の
測定結果および圧力比、圧力上昇ならびに効率を表2に
比較例の要目と併せて示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表1および表2の対比から実施例において
は比較例と同一の効率を確保しながら、比較例よりもほ
ぼ2倍の0.3という高い圧力上昇が得られるのがわか
る。
【0028】以上、本発明を実施の形態および実施例に
基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施の形態お
よび実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、実施の形態および実施例ではタンデム
動翼列の段数は単段とされているが、要求される圧力比
に応じて2段あるい3段の多段とすることもできる。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のブースタ
構造においては、ブースタの動翼をタンデム動翼として
いるので、単段当たりの圧力上昇が大きいので、少数の
段数で所望の圧力上昇を得ることができるという優れた
効果を奏する。また、ブースタの段数を少数段とできる
ので、圧縮機の全長を短くできるとともに、圧縮機の重
量も低減できるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のブースタ構造を備えた
ターボファンエンジンの概略図である。
【図2】本発明の一実施の形態のブースタ構造の要部概
略図である。
【図3】同実施の形態に用いられているタンデム動翼列
における流れの模式図である。
【図4】同実施の形態に用いられているタンデム動翼列
および静翼列における速度三角形を示す説明図である。
【図5】同タンデム動翼列の一例の側面図である。
【図6】図5に示すタンデム動翼列のHUB部の横断面
図である。
【図7】図5に示すタンデム動翼列のMEAN部の横断
面図である。
【図8】図5に示すタンデム動翼列のTIP部の横断面
図である。
【図9】実施例および比較例の性能試験に用いられた試
験装置の概略図である。
【図10】図9の試験装置における測定の仕方を示す説
明図である。
【図11】従来のブースタ構造を備えたターボファンエ
ンジンの概略図である。
【符号の説明】
1 ファン 2 ブースタ 3 軸 10 タンデム動翼列 11 タンデム動翼 12 前置翼 13 後置翼 20 静翼列 21 静翼 E ターボファンエンジン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年5月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のジェットエンジ
ンのブースタ構造は、ブースタの動翼が境界層制御タン
デム動翼とされ、前記タンデム動翼における単段当たり
の圧力比が1.2以上とされてなることを特徴とする。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブースタの動翼が境界層制御タンデム動
    翼とされてなることを特徴とするジェットエンジンのブ
    ースタ構造。
  2. 【請求項2】 タンデム動翼列に対する流入角が50度
    〜70度の範囲とされてなることを特徴とする請求項1
    記載のジェットエンジンのブースタ構造。
  3. 【請求項3】 タンデム動翼列からの流出角が0度〜4
    5度の範囲とされてなることを特徴とする請求項1記載
    のジェットエンジンのブースタ構造。
  4. 【請求項4】 静翼による転向角が0度〜45度の範囲
    とされてなることを特徴とする請求項1記載のジェット
    エンジンのブースタ構造。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4記載のブースタ
    構造を備えてなることを特徴とするジェットエンジン。
JP10134401A 1998-04-27 1998-04-27 ジェットエンジンのブースタ構造 Pending JPH11311130A (ja)

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CA002269889A CA2269889C (en) 1998-04-27 1999-04-26 Jet engine booster structure
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