JPS6014887B2 - 翼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般にターボ流体機械の翼、更に具体的に云
えばターボファン機関の入口案内翼構造に関する。

固定翼及び回転翼の段を交互に持つターボファン機関で
は、機関の長さを最小限に抑える為、各段を鞄方向に割
合密な間隔にすることが望ましい。

段数が多く、従って軸方向の間隔もいろいろである様な
場合は特にそうである。然し、軸方向の間隔を小さくし
ようとする努力力は、鳥及び氷の様な異物が主空気流の
中に吸込まれた状態に於ける羽根の操みに関する条件に
よって、幾分制限される。

この吸込みにより、一般的には円周方向並びに軸方向前
向きの両方の力の成分が羽根に加わるので、閥方向に、
それに対処するすき間を設けなければならず、その結果
機関の長さ並びに重量が増加する。そうしないと、回転
翼及び不動翼の間に干渉が起る。この干渉が起り得る様
な状態のま）にしておくと、干渉する要素の間の衝撃に
より、勤翼及び静翼の両方に相当の損傷が起る煩向があ
ると共に、切断された部分が装置の中を通過することに
よって２次的な損傷が起る幌れがある。この様な現象が
起り得る特定のターボファン構造は、装置に入る空気の
方向並びに場合によってはその容積を制御する為に、そ
の上流側に複数個の入口案内翼を設けた多段式ファンで
ある。

かなりの異物が吸込まれると、段１の動翼が前側に榛む
傾向があり、それが不動の入口案内翼の下流側部分にぶ
つかる。この衝撃によって動翼が相当きずつくことがあ
り、その場合、不平衡の問題の為、機関を停止しなけれ
ばならなくなる。或いは、入口案内翼がその為にかなり
損傷され、その翼の有効性並びに効率を低下させる傾向
がある。いずれの場合も、勤翼又は入口案内翼の大きな
部分が装置の中を通り、下流側の装置に対してかなりの
２次的な損傷を招く快れがある。高い高速度で且低い高
度で運転される様に設計されていて、この為出合う異物
の数も多い航空機では、吸込み荷重に伴なう問題は一層
著しい。羽根の捺みがあっても差支えない程度の藤方向
のすき間を設ければ、その結果、機関の長さ並びに重量
が許容し難い程増加することは大いにあり得ることであ
る。従って、この発明の目的は異物による損傷を受けに
〈）したターボファン機関を提供することである。

簡単に云うと、この発明の１面では、半径方向に伸びる
翼が、主に金属の翼部分で構成されているが、脆い材料
で作られた隅を取付けてあり、これは事由方向に隣合っ
た羽根の衝撃を受けた時、４・片に分断する様になって
いる。

この為、翼の間に相対的な変形並びにその結果としての
衝撃が生じても、いづれの翼にも実質的な損傷を招くこ
とはなく、下流側の装置に対して問題となる程の２次的
な損傷を招くこともない。この発明の別の面では、ター
ボファン機関の不動の入口案内翼の半径方向外側の後側
の隅を脆い材料で作る。

この材料は、異物を吸込んだことによって前側に榛んだ
段１の動翼の衝撃を受けた時、小片に分断する様になっ
ている。この様にすると、勤翼には殆んど或いは全く損
傷が起らず、入口案内翼のごく小さい一部分がなくなっ
て、その残りの部分は十分に翼として作用することが出
来、破片が下流側の装置を通過しても、目立った損傷を
招くことがない。この発明の更に別の面では、入口案内
翼の脆い先端後縁を、金属翼片に結合した黒鉛−ヱポキ
シ複合体で構成する。

その結合部は、予想される最大吸込み荷重によって前向
きに榛んだ時に、段１の動翼が移動すると予想される平
面よりも前側に最低の鞠方向距離の所にある。脆い部分
の寸法をなるべく小さくすることにより、入口案内翼の
内、依然として翼として作用する部分の寸法が最大にさ
れ、下流側の装置に２次的な損傷が起る快れがごく小さ
くなる。次に第１図を説明すると、従来周知の様に、矢
印で示す方向に空気の流れを通すファン・ダクトを持つ
ターボファン機関１０として実施した場合が示されてい
る。

ダクトの一部は環状の前側ファン枠１１及びファン固定
ケース１２で構成され、これらが流れに対して直列に相
互接続され、ダクトの外側を形成する。ダクトの半径方
向内側の境界は、直列に接続された円錐形の中心部１３
、ハブ１４、シユラウド・フラップ・リング１６、段１
及び段２の円板１７，１８によって部分的に限定されて
いる。中心部１３が複数個のボルト１９によってハブ１
４の前側部分に接続され、ハブ１４の後部はボルト２２
によってシュラウド・フラツプ・リング１６及び軸受支
持ハウジング２１に接続されている。段１のファン円板
１７には前側及び後側短軸２３，２４が夫々ボルト２６
，２７によって接続されており、段２の円板１８がその
後端にボルト２８によって接続される。ファン・ダクト
の内部に、前側ファン枠ｉｌ及びハブ１４を相互接続す
る複数個の半径方向に伸びる支柱２９がある。

これらの支柱は軸方向にがたつかない様に整合しており
、空気流に対する抵抗を最小限にしながら、この組合せ
の構造的な支持を最大限に強めている。支柱２９のすぐ
下流側に、円周方向に相隔たる１列のファン固定子の入
口案内翼又はフラップ３１があり、これはその下流側に
配置されたファンの動翼の効率を最大にする様に、空気
流を所望の方向に向けるのに役立つ。

フラップ３１が外側及び内側のトラニオン３２，３３に
より、半径方向の軸線上に装着されている。翼作動アー
ム３４によってフラップを軸線の周りに選択的に回転さ
せることによつり、フラップのピッチが変えられる。ア
−ム３４は１端でナット３６によってフラップに接続さ
れると共に、池端ではピン３８によって作動リング３７
に接続される。作動リング３７を選択的に動かすことに
より、複数個のフラップ３１のピッチを変え、周知の様
に、ダクトに於ける空気流の方向並びに容積を制御する
ことが出来る。フラップ３１の直ぐ下流側に円周方向に
相隔たって大体半径方向に伸びる１列のファンの羽根３
９があり、羽根の内側端は周知の様に羽根保持器４１，
４２によって円板１７にしっかりと結合する。

各々の羽根３９の半径方向の外側端に封じ４３があり、
これがファン固定ケース内にあるハネカム構造４４と係
合して、その間を密封する。通常の運転では、円板１７
並びにそれに取付けられた羽根３９が高い速度で回転さ
せられて、ダクトの中に空気を庄送し、羽根は大体第１
図に示す様な半径方向の位置を占める。後で更に詳しく
説明するが、異常運転期間の間、羽根は第１図に破線で
示す様に前側に変形させられる。段１の羽根３９の直ぐ
下流側にファン段１の静翼４６が配置され、これらは普
通の様にファン固定ケースに取付けられ、ダクトを横切
って半径方向内向きに伸び「空気流の方向を変える。

半径方向内側端がリング４７に取付けられる。このリン
グは、周知の様に、翼と段２の円板１８との間に配置さ
れた封じ４８を有する。次に第２図及び第３図について
フラップ３１の構造を詳しく説明すると、これは主翼部
分４９を含む。

主翼部分４９が前縁及び後縁５１，５２を持ち、波線で
示す軸線の周りに選択的に回転する様に、その外側端並
びに内側端にトラニオン３２，３３が堅固に取付けられ
ている。フラップ、即ち主翼部分４９は、金属材料で作
るのが好ましいが、その下流側の緑の半径方向外側の隅
は狭まってテーパつきの面５３となり、そこに隅部分５
４を取付け易くしている。隅部分５４は黒鉛ーェポキシ
等の様な複合材料で作られ、主翼部分４９に固定されて
、支柱の所望の翼形が完成される。隅部分５４は、１対
の層５６，５７を対称的に接合して、その前緑がＶ字形
の溝孔５８を形成し、この溝孔が主翼部分の後縁のテー
パつきの面５３にはまり、接着剤等によってそれと竪固
に結合される様にして作るのが好ましい。実際の運転中
、鳥又は氷の様な異物がダクトの空気流の中に吸込まれ
ると、ファンの羽根３９に荷重が加わり、第１図に破線
で示す様に前側に変形して、フラツプ３１の後縁と干渉
を起すことがある。

こういうことが起った時、複合材料の隅部分５４は羽根
３９の前緑の衝撃を受け、分断して、装置を通過する煩
向を持つ。下流側で２次的な損傷を招くことがない様に
、隅部分が小片に分断することが好ましいが、隅部分全
体が１個のま）ちぎれた場合でも、後で比較的無害な一
層４・さし、切れ端に分断する。この分断の後、フラツ
プ３１の主翼部分４９は鰻きずのま）で、比較的効率の
よい翼として作用し、ファンの回転する羽根３９は、何
等損傷が起らずに、引続いて作用する。上に述べたフラ
ップは、フラップ自体の重量を軽減するが、更に重要な
ことは、機関を１層短く、従って１層軽量で安価にする
ことが出来ることである。

更に、大きな異物の吸込みによって起る初期並びに２次
の両方の損傷が小さくなり、修理の必要性も少なくなる
し、その程度も簡単になる。主翼部分４９と隅部分５４
との間の相互接続を簡単な面間結合として説明したが、
この代り及び／又は追加の方法を用いて、これら２つの
部分を結合することが出来る。

例えば、繊維織布を組合せ全体の周りに巻付け、その後
フラップに結合して、組合せの強度を強めることが出来
る。この形式では、複合部分は依然として分断し易く、
繊維織布は残っている部分の上に残され、装置の通常の
運転を妨げない。この発明を特定の実施例について説明
したが、この発明の範囲内で、この他の種々の形式をと
り得ることは云う迄もない。

例えば、フラップに複合材料の後緑部分を設ける代物こ
、衝撃を受けた時に分断する複合材料でファンの羽根の
前縁を構成することが好ましいことがある。然し、この
形式の１つの欠点は、ファンの回転する羽根の一部分が
なくなると、装置の不平衡を招き、機関が停止する煤れ
があることである。この発明の別の使い方としては、相
互の干渉が起り得る圧縮機の静翼又は回転翼のいづれか
に複合部分を適用することが考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したターボファン機関の部分断
面図、第２図はこの発明の入口案内翼要素の側面図であ
るが、その一部を断面で示し、２つの材料から成要素の
結合を示している。 第３図は第２図の線３一３で切った断面図である。 主な符号の説明、３１：入口案内翼、３９：勤翼、４９
：主翼部分、５４：隅部分。 ｔ；亘１ 口重２ Ｇ亘３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 或る空気流状態で衝撃する惧れがある隣接した回転
   翼に対して直列に空気流ダクト内に配置され、実質的に
   半径方向に伸びる金属の部分を有する型の翼であつて、
   該金属の部分に取付けられていて、前記隣接した回転翼
   がそれに当つた時に該金属の部分から破断される様にな
   つている脆い部分をも有する不動翼。 ２ 特許請求の範囲１に記載した不動翼に於て、該翼が
   前記隣接した回転翼に対して流れの上流側にあり、また
   前記脆い部分が半径方向外側の後側部分に構成されてい
   る不動翼。 ３ 特許請求の範囲１に記載した不動翼に於て、該翼が
   空気流の方向を変える為の入口案内翼である不動翼。 ４ 特許請求の範囲１に記載した不動翼に於て、脆い部
   分が繊維を含む複合材料で構成されている不動翼。 ５ 特許請求の範囲１に記載した不動翼に於て、両端に
   回転手段を持つていて、空気流ダクト内での該翼のピツ
   チを変えることが出来る様にした不動翼。 ６ 特許請求の範囲１に記載した不動翼に於て、金属の
   部分が脆い部分より実質的に大きい不動翼。 ７ 特許請求の範囲６に記載した不動翼に於て、脆い部
   分が金属の部分の半径方向外側部分に接続されている不
   動翼。