WO2017141712A1 - 翼構造体の製造方法 - Google Patents

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WO2017141712A1
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wing
dielectric layer
forming
air flow
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典男 淺海
田中 望
潤弥 高和
井上 薫
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a wing structure, and more particularly to a method of manufacturing a wing structure used in a jet engine.
  • the jet engine includes a compressor, a turbine and the like. These are comprised of a wing structure having a plurality of wings.
  • a plasma actuator formed by sandwiching a dielectric between a pair of electrodes is provided on the wing surface of the wing structure to generate an induced air flow by dielectric barrier discharge. It has been performed to improve aerodynamic characteristics (see Patent Document 1).
  • the plasma actuator is configured by sandwiching a bulk dielectric made of ceramic by a pair of electrodes. Since the wing shape and the like of the wing structure is a complicated curved surface shape, it may be difficult to form and process a bulk dielectric made of a hard and hard-to-deform ceramic, and it may be difficult to form the dielectric on the wing surface.
  • an object of the present disclosure is to provide a wing structure capable of more easily forming a dielectric made of a ceramic for generating an induced air flow by a dielectric barrier discharge on a wing surface or the like of a wing structure used for a jet engine. It is to provide a method of manufacturing the body.
  • a manufacturing method of a wing structure concerning an embodiment of the present invention is a manufacturing method of a wing structure used for a jet engine, and the wing structure supports a plurality of wings and a lower end side of the wings. And a case covering an upper end side of the wing, wherein the wing is provided on a wing main body formed extending in the longitudinal direction of the wing and the wing main body to generate plasma to induce an induced air flow.
  • a step of forming the air flow generation part includes a first electrode forming step of forming a first electrode on the wing main body, and covering the first electrode on the wing main body.
  • the ceramic powder is solidified at room temperature under shock and solidified to form a film, and a dielectric layer forming step of forming a dielectric layer, and exposing it on the surface of the dielectric layer to be electrically connected to the first electrode to carry out an AC voltage
  • the first electrode forming step forms the first electrode on a wing side surface on a leading edge side of the wing main body
  • the dielectric layer forming step The dielectric layer is formed on the wing side surface on the leading edge side of the wing main body
  • the second electrode forming step is formed by exposing the second electrode on the surface of the dielectric layer facing the wing main body side Do.
  • the first electrode forming step includes passing the leading edge side from the suction side on the trailing edge side of the wing side of the wing main body to the trailing edge side. Forming the dielectric layer up to the entire pressure side of the blade body, and forming the dielectric layer on the entire side of the blade in the blade body; It is exposed and formed on the surface opposite to the wing body side in the body layer.
  • the first electrode forming step forms the first electrode on the upper end surface of the wing main body
  • the dielectric layer forming step includes the dielectric A layer is formed on the upper end face of the wing body
  • the second electrode forming step is formed by exposing the second electrode to the side surface of the dielectric layer.
  • the first electrode forming step forms the first electrode on the upper end surface of the wing main body
  • the dielectric layer forming step includes the dielectric A layer is formed on the upper end face of the wing body
  • the second electrode forming step is formed by exposing the second electrode on the surface of the dielectric layer facing the wing body side.
  • the step of forming the air flow generating portion may be exposed to the surface of the dielectric layer and separated from the second electrode to form the first electrode And forming a third electrode electrically connected to form a third electrode to which a direct current voltage is applied.
  • a manufacturing method of a wing structure concerning an embodiment of the present invention is a manufacturing method of a wing structure used for a jet engine, and the wing structure supports a plurality of wings and a lower end side of the wings. And a case covering an upper end side of the wing, the wing having a wing main body formed extending in a longitudinal direction of the wing, the case covering a case main body covering the upper end side of the wing
  • An air flow generation unit for generating plasma to generate induced air flow in the wing main body and the case main body, and in the step of forming the air flow generation portion, the process is performed on the upper end face of the wing main body
  • the step of forming the air flow generating portion is exposed to a surface facing the dielectric layer in the case main body and separated from the second electrode. And forming a third electrode electrically connected to the first electrode and to which a DC voltage is applied.
  • a manufacturing method of a wing structure concerning an embodiment of the present invention is a manufacturing method of a wing structure used for a jet engine, and the wing structure supports a plurality of wings and a lower end side of the wings. And a case covering an upper end side of the wing, the wing having a wing main body formed extending in a longitudinal direction of the wing, and the support supporting the lower end side of the wing
  • An air flow generation unit having a support body and generating plasma to generate an induced air flow is provided on the wing body and the support body, and the step of forming the air flow generation unit includes the wing body
  • the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed into a film, forming a dielectric layer And a second electrode which is electrically connected
  • the step of forming the air flow generating portion is exposed on the surface of the dielectric layer facing the wing main body side and the support body side, and And forming a third electrode electrically connected to the first electrode to form a third electrode to which a DC voltage is applied.
  • the dielectric layer is formed by an aerosol deposition method.
  • the ceramic powder is subjected to impact solidification at normal temperature and formed into a film on the blade main body and the like to form the dielectric layer, so that the dielectric layer can be easily formed.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a jet engine in the first embodiment of the present invention.
  • 1st Embodiment of this invention it is a figure which shows the structure of a wing structure.
  • 1st Embodiment of this invention it is a figure which shows the structure of a wing
  • 1st Embodiment of this invention it is a flowchart which shows the process of forming the air flow production
  • 2nd Embodiment of this invention it is a figure which shows the structure of a wing
  • 3rd Embodiment of this invention it is a figure which shows the structure of a wing
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of the jet engine 8.
  • the jet engine 8 includes a compressor, a turbine, and the like.
  • a compressor, a turbine, etc. are comprised by the wing
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of the wing structure 10.
  • F indicates the upstream side of the working fluid in the axial direction of the jet engine 8
  • R indicates the downstream side of the working fluid in the axial direction of the jet engine 8.
  • the wing structure 10 includes a plurality of wings 12, a support 14 that supports the lower end side of the wings 12 as the base end side of the wings 12, and a case 16 that covers the upper end side of the wings 12.
  • the support 14 includes a support body 14 a that supports the lower end side of the wing 12.
  • the support 14 is configured of, for example, a rotatable disk or the like.
  • the case 16 covers the upper end side of the wing 12 and is provided to be separated from the wing 12 and includes a case main body 16 a formed in a cylindrical shape or the like.
  • the wing 12, the support 14, and the case 16 are metal materials such as aluminum alloy, titanium alloy, nickel alloy, etc., and ceramic matrix composite materials (CMC) such as SiC / SiC composite material in which a SiC matrix is reinforced with SiC fibers. And other ceramics.
  • CMC ceramic matrix composite materials
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of the wing 12.
  • the wing 12 includes a wing main body 20 and an air flow generation unit 22 provided to the wing main body 20.
  • the wing 12 includes a wing body 20 which is formed to extend in the longitudinal direction of the wing 12 (radial direction of the jet engine 8).
  • the wing body 20 is convexly formed with a pressure side surface 20c concaved between a leading edge 20a upstream of the working fluid and a trailing edge 20b downstream of the working fluid. And a suction side 20d.
  • the wing side surface of the wing body 20 is configured in a three-dimensional curved shape.
  • the air flow generation unit 22 is provided in the wing main body 20, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 22 has a first electrode 24, a dielectric layer 26, a second electrode 28, and a third electrode 30, and generates an induced air flow by a dielectric barrier discharge, a so-called plasma actuator. As a feature.
  • the first electrode 24 is provided on the wing main body 20 and is formed on the wing side surface of the wing main body 20 on the side of the front edge 20 a.
  • the first electrode 24 is provided, for example, from the pressure side 20c on the front edge 20a side of the wing main body 20 to the suction side 20d, and along the longitudinal direction from the upper end to the lower end on the front edge 20a side of the wing main body 20 It is formed.
  • the first electrode 24 is embedded on the side of the wing body 20 in the dielectric layer 26 and is grounded.
  • the first electrode 24 is formed of a conductive material such as a metal material, and is formed of, for example, an aluminum alloy, a titanium alloy, a nickel alloy, or the like.
  • the thickness of the first electrode 24 is, for example, about 1 ⁇ m.
  • the dielectric layer 26 is provided on the blade main body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder so as to cover the first electrode 24 at normal temperature.
  • the dielectric layer 26 is provided on the side surface of the wing body 20 on the side of the leading edge 20 a.
  • the dielectric layer 26 is provided, for example, from the pressure side 20c on the front edge 20a side of the wing main body 20 to the suction side 20d, and along the longitudinal direction from the upper end to the lower end on the front edge 20a side of the wing main body 20 It is formed.
  • the outer surface of the dielectric layer 26 may be a continuous surface with the pressure side 20 c and the suction side 20 d of the wing body 20 in order to enhance the aerodynamic characteristics.
  • the dielectric layer 26 is formed of a ceramic film obtained by impact-hardening ceramic powder at normal temperature.
  • the ceramic film is a densified ceramic film formed by crushing and deforming the ceramic powder by applying an impact to the ceramic powder at normal temperature.
  • heat resistance temperature durability
  • dielectric strength insulation durability
  • As the ceramic film a yttria (Y 2 O 3 ) film, an alumina (Al 2 O 3 ) film or the like can be applied.
  • the dielectric layer 26 is formed with a thickness that provides dielectric strength to an applied voltage required to generate a plasma. For example, when the applied voltage is 10 kVpp AC, the thickness of the dielectric layer 26 is about 100 ⁇ m. When the dielectric layer 26 is formed of a ceramic bulk material such as alumina, the thickness of the dielectric layer 26 is required to be about 1 mm, but the ceramic film formed by impact-hardening the ceramic powder is dense. The thickness of the dielectric layer 26 can be reduced.
  • the second electrode 28 is provided exposed on the surface of the dielectric layer 26 and is electrically connected to the first electrode 24 to apply an alternating voltage.
  • the second electrode 28 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 26 facing the wing main body 20 side, and is formed so as to be exposed on the outer surface of the dielectric layer 26.
  • the second electrode 28 is provided, for example, on the side of the pressure side 20 c of the dielectric layer 26, and is formed along the longitudinal direction from the upper end to the lower end of the dielectric layer 26.
  • the second electrode 28 may be embedded in the dielectric layer 26 with the surface of the second electrode 28 exposed in order to improve the aerodynamic characteristics.
  • the second electrode 28 is formed of the same conductive material as the first electrode 24.
  • the thickness of the second electrode 28 is, for example, about 1 ⁇ m.
  • the second electrode 28 is electrically connected to the first electrode 24 by a cable or the like via an AC power supply (not shown). By applying an alternating voltage to the second electrode 28, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the third electrode 30 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 26, is formed to be separated from the second electrode 28, is electrically connected to the first electrode 24, and a DC voltage is applied.
  • the third electrode 30 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 26 facing the wing main body 20 side, and is formed so as to be exposed on the outer surface of the dielectric layer 26.
  • the third electrode 30 is provided, for example, on the negative pressure side 20 d side of the dielectric layer 26, and is formed along the longitudinal direction from the upper end to the lower end of the dielectric layer 26.
  • the third electrode 30 may be embedded in the dielectric layer 26 with the surface of the third electrode 30 exposed in order to improve the aerodynamic characteristics.
  • the third electrode 30 is formed of the same conductive material as the first electrode 24.
  • the thickness of the third electrode 30 is, for example, about 1 ⁇ m.
  • the third electrode 30 is electrically connected to the first electrode 24 via a DC power supply (not shown) by a cable or the like. By applying a DC voltage to the third electrode 30, the size and direction of the induced air flow generated by the plasma can be changed. A positive or negative direct current voltage can be applied to the third electrode 30.
  • the method of manufacturing the wing structure 10 includes the step of forming the air flow generating unit 22.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the steps of forming the air flow generation unit 22 in the method of manufacturing the wing structure 10.
  • the process of forming the airflow generation unit 22 includes a first electrode forming process (S10), a dielectric layer forming process (S12), a second electrode forming process (S14), and a third electrode forming process (S16). have.
  • the first electrode forming step (S10) is a step of forming the first electrode 24 on the wing main body 20.
  • the first electrode 24 is formed on the wing side surface of the wing body 20 on the front edge 20 a side.
  • the first electrode 24 can be formed by depositing a conductive material by a physical vapor deposition method (PVD method) such as sputtering or an aerosol deposition method described later.
  • PVD method physical vapor deposition method
  • an insulating layer made of a ceramic such as alumina see FIG. 5 between the wing main body 20 and the first electrode 24 in order to ensure insulation. (Not shown) may be provided.
  • the insulating layer (not shown) can be formed by the same film forming method as the first electrode 24.
  • the dielectric layer forming step (S12) is a step of forming a dielectric layer 26 by forming a ceramic powder on the blade body 20 so as to cover the first electrode 24 by impacting at room temperature.
  • the dielectric layer 26 is formed on the side surface of the wing body 20 on the side of the leading edge 20 a.
  • an aerosol deposition method, an aerosolized gas deposition method, etc. in which ceramic powder such as yttria (Y 2 O 3 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is aerosolized to form a film by a normal temperature impact solidification phenomenon It can form by the film-forming method of this.
  • a film is formed on a substrate by spraying an aerosol, which is a mixture of a raw material powder and a gas, at high speed toward a substrate in a reduced pressure atmosphere at normal temperature (for example, 10 ° C. to 30 ° C.). How to This film is densely formed by the normal temperature impact solidification phenomenon.
  • the pressure at the time of film formation is, for example, 5 kPa to 50 kPa.
  • the average particle diameter of the raw material powder is, for example, 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • a chamber for forming a film on a substrate an exhaust pump for exhausting the inside of the chamber, and an aerosol supply for supplying an aerosol in which raw material powder and gas are mixed. It is possible to use known devices comprising a vessel and a nozzle for injecting the aerosol.
  • the size of the chamber is, for example, about 50 cm in length, about 50 cm in width, and about 50 cm in height.
  • the film forming method such as the aerosol deposition method
  • the dense film can be formed at a film forming speed faster than the physical vapor deposition method (PVD) such as sputtering. It can be formed.
  • PVD physical vapor deposition method
  • 3 The ceramic film can be easily formed even on the blade surface having a three-dimensional curved shape.
  • the dielectric layer 26 is formed of a ceramic film obtained by impact-solidifying ceramic powder at room temperature, unlike the case where the dielectric film 26 is formed of a resin film or the like, when the ceramic film is worn during operation of a jet engine However, it can be easily repaired by the aerosol deposition method or the like.
  • the second electrode forming step (S14) is a step of exposing the surface of the dielectric layer 26, forming a second electrode 28 which is electrically connected to the first electrode 24 and to which an alternating voltage is applied.
  • the second electrode 28 is formed to be exposed on the surface of the dielectric layer 26 opposite to the wing main body 20 side.
  • the second electrode 28 can be formed by depositing a conductive material by the same film deposition method as the first electrode 24.
  • the third electrode 30 is exposed to the surface of the dielectric layer 26 and is separated from the second electrode 28 to be electrically connected to the first electrode 24 and to which a DC voltage is applied. Is a process of forming The third electrode 30 is formed to be exposed on the surface of the dielectric layer 26 opposite to the wing main body 20 side.
  • the third electrode 30 can be formed by depositing a conductive material by the same film deposition method as the first electrode 24.
  • the general formation methods such as a compressor blade, a turbine blade, a case, a disk, etc. in a compressor or turbine of a jet engine, are used. it can.
  • the wing body 20 is formed of a metal material, it can be formed by unidirectional solidification casting or single crystal casting.
  • these parts are formed of a ceramic matrix composite material (CMC)
  • a preform may be formed of ceramic fibers, impregnated with a matrix polymer, and then fired to form a ceramic. It is also possible to use a gas phase impregnation method, a solid phase impregnation method or the like for forming the matrix.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 26 through the first electrode 24 and the second electrode 28 by an AC power supply (not shown) to cause a discharge to occur. Occurs. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 28 side toward the first electrode 24 side. Furthermore, by applying a DC voltage to the third electrode 30 by a DC power supply (not shown), the size and direction of the induced air flow can be changed. As described above, generation of the induced air flow on the front edge 20 a side of the wing 12 makes it possible to suppress the separation of the air flow on the wing surface.
  • the air flow generation unit 22 may be configured by the first electrode 24, the dielectric layer 26, and the second electrode 28 without providing the third electrode 30. This facilitates the formation of the air flow generation unit 22.
  • the air flow generation portion is provided on the front edge side of the wing, generation of the induced air flow on the front edge side of the wing suppresses the separation of the air flow on the wing surface to achieve aerodynamic characteristics. It can be improved.
  • the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed into a film on the blade main body to form the dielectric layer, the dielectric layer is easily formed even for a complicated three-dimensional wing shape. It is possible to
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the wing 32. As shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the wing 32 includes a wing main body 20 and an air flow generation unit 34 provided in the wing main body 20.
  • the air flow generation unit 34 is provided in the wing main body 20, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 34 includes a first electrode 36, a dielectric layer 38, a second electrode 40, and a third electrode 42.
  • the first electrode 36 is provided on the wing body 20, and is formed from the suction side 20d on the trailing edge 20b side of the wing main body 20 to the pressure side 20c on the trailing edge 20b side through the leading edge 20a.
  • the first electrode 36 is formed along the longitudinal direction from the upper end to the lower end of the wing body 20.
  • the first electrode 36 is embedded on the side of the wing body 20 of the dielectric layer 38 and grounded.
  • the dielectric layer 38 is provided on the blade main body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder at room temperature so as to cover the first electrode 36.
  • the dielectric layer 38 is provided on the entire wing side surface of the wing main body 20, and is formed on the entire circumference of the wing side surface of the wing main body 20.
  • the second electrode 40 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 38, and is formed so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 38 facing the wing main body 20 side.
  • the second electrode 40 is electrically connected to the first electrode 36 to apply an alternating voltage.
  • the second electrode 40 is provided exposed on the outer surface of the dielectric layer 38.
  • the second electrode 40 is provided, for example, on the side of the pressure side 20 c of the trailing edge 20 b of the dielectric layer 38, and is formed along the longitudinal direction from the upper end to the lower end of the dielectric layer 38.
  • the second electrode 40 is electrically connected to the first electrode 36 by a cable or the like via an AC power supply (not shown). By applying an alternating voltage to the second electrode 40, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the third electrode 42 is provided so as to be exposed on the surface of the surface of the dielectric layer 38 facing the wing main body 20, is formed separately from the second electrode 40, and is electrically connected to the first electrode 36. DC voltage is applied.
  • the third electrode 42 is provided exposed on the outer surface of the dielectric layer 38.
  • the third electrode 42 is provided, for example, on the negative pressure side 20 d side of the trailing edge 20 b of the dielectric layer 38, and is formed along the longitudinal direction from the upper end to the lower end of the dielectric layer 38.
  • the third electrode 42 is electrically connected to the first electrode 36 via a DC power supply (not shown) by a cable or the like. By applying a DC voltage to the third electrode 42, the size and direction of the induced air flow generated by the plasma can be changed. A positive or negative DC voltage can be applied to the third electrode 42.
  • the first electrode 36 is formed from the negative pressure side 20d on the trailing edge 20b side of the wing side of the wing body 20 to the pressure side 20c on the trailing edge 20b side through the leading edge 20a.
  • the ceramic powder is solidified by impact at room temperature to form a film so as to cover the first electrode 36, and the dielectric layer 38 is formed on the entire wing side surface of the wing main body 20.
  • the second electrode 40 is formed so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 38 facing the wing main body 20 side.
  • the third electrode 42 exposed to the surface of the dielectric layer 38 and separated from the second electrode 40 and electrically connected to the first electrode 36 to form a DC voltage is formed.
  • the materials, thicknesses, and film forming methods of the first electrode 36, the dielectric layer 38, the second electrode 40, and the third electrode 42 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 38 through the first electrode 36 and the second electrode 40 by an AC power supply (not shown) to cause a discharge to occur. Occurs. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 40 side toward the first electrode 36 side. Furthermore, by applying a DC voltage to the third electrode 42 by a DC power supply (not shown), the size and direction of the induced air flow can be changed. As described above, generation of the induced air flow from the front edge 20 a side to the rear edge 20 b side of the wing 32 makes it possible to suppress the separation of the air flow on the wing surface.
  • AC power supply not shown
  • the air flow generation unit 34 can be configured by the first electrode 36, the dielectric layer 38, and the second electrode 40 without providing the third electrode 42. This facilitates the formation of the air flow generation unit 34.
  • the air flow generation portion is provided on the entire side surface of the blade, generation of the induced air flow from the front edge side to the rear edge side of the blade suppresses the separation of the air flow on the blade surface to reduce the aerodynamic force. Characteristics can be improved. Further, according to the above configuration, since the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed to form a dielectric layer, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of the wing 44. As shown in FIG. In addition, the same code
  • the wing 44 includes a wing main body 20 and an air flow generation unit 46 provided in the wing main body 20.
  • the air flow generation unit 46 is provided in the wing main body 20, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 46 includes a first electrode 48, a dielectric layer 50, and a second electrode 52.
  • the first electrode 48 is formed on the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 48 is formed, for example, at the center of the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 48 is embedded on the side of the wing body 20 of the dielectric layer 50 and grounded.
  • the dielectric layer 50 is provided on the upper end surface of the blade body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder so as to cover the first electrode 48.
  • the dielectric layer 50 is formed, for example, on the entire top surface of the wing body 20 from the front edge 20 a side to the rear edge 20 b side.
  • the second electrode 52 is provided so as to be exposed on the side surface of the dielectric layer 50, and is electrically connected to the first electrode 48 to apply an alternating voltage.
  • the second electrode 52 is provided on the outer surface of the dielectric layer 50 on the blade side.
  • the second electrode 52 is formed, for example, on the pressure side 20 c of the dielectric layer 50.
  • the second electrode 52 is electrically connected to the first electrode 48 by a cable or the like via an AC power supply (not shown). By applying an alternating voltage to the second electrode 52, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the first electrode forming step the first electrode 48 is formed on the upper end surface of the blade body 20.
  • the ceramic powder is solidified by impact at room temperature to form a film so as to cover the first electrode 48, and the dielectric layer 50 is formed on the upper end surface of the blade main body 20.
  • the second electrode formation step the second electrode 52 is formed by exposing the side surface of the dielectric layer 50.
  • the material, thickness, and film forming method of the first electrode 48, the dielectric layer 50, and the second electrode 52 are the same as those of the first embodiment, and thus the detailed description will be omitted.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 50 through the first electrode 48 and the second electrode 52 by an AC power supply (not shown) to cause a discharge to occur. Occurs. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 52 side toward the first electrode 48 side. Thus, by generating the induced air flow on the upper end face side of the wing 44, it is possible to suppress the leakage of the working fluid from the gap between the wing 44 and the case 16.
  • the third layer is exposed to the side surface of the dielectric layer 50 and is separated from the second electrode 52 to be electrically connected to the first electrode 48 and to which a DC voltage is applied.
  • the air flow generation unit is provided on the upper end face side of the wing, the induced air flow is generated on the upper end face side of the wing to operate from the gap between the wing and the case. Fluid leakage can be suppressed to improve aerodynamic characteristics. Further, according to the above configuration, since the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed to form a dielectric layer, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 7 is a view showing the configuration of the wing 54. As shown in FIG. In addition, the same code
  • the wing 54 includes a wing main body 20 and an air flow generation unit 56 provided in the wing main body 20.
  • the air flow generation unit 56 is provided in the wing main body 20, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 56 includes a first electrode 58, a dielectric layer 60, a second electrode 62, and a third electrode 63.
  • the first electrode 58 is formed on the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 58 is formed, for example, at the center of the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 58 is embedded on the side of the wing body 20 of the dielectric layer 50 and grounded.
  • the dielectric layer 60 is provided on the upper end surface of the blade body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder so as to cover the first electrode 58.
  • the dielectric layer 60 is formed, for example, on the entire top surface of the wing body 20 from the front edge 20 a side to the rear edge 20 b side.
  • the second electrode 62 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 60 facing the wing main body 20, and is electrically connected to the first electrode 58 to apply an alternating voltage.
  • the second electrode 62 is provided on the outer surface of the dielectric layer 60 so as to be exposed to the side opposite to the upper end surface of the wing body 20.
  • the second electrode 62 is provided, for example, on the negative pressure side 20 d side of the dielectric layer 60.
  • the second electrode 62 is electrically connected to the first electrode 58 via an AC power supply (not shown) by a cable or the like. By applying an alternating voltage to the second electrode 62, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the third electrode 63 is provided so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 60 facing the wing main body 20 side, is formed to be separated from the second electrode 62, is electrically connected to the first electrode 58, and is direct current A voltage is applied.
  • the third electrode 63 is provided on the outer surface of the dielectric layer 60 so as to be exposed to the side opposite to the upper end surface of the wing body 20.
  • the third electrode 63 is provided, for example, on the pressure side 20 c of the dielectric layer 60.
  • the third electrode 63 is electrically connected to the first electrode 58 by a cable or the like via a DC power supply (not shown). By applying a DC voltage to the third electrode 63, the size and direction of the induced air flow generated by the plasma can be changed. A positive or negative direct current voltage can be applied to the third electrode 63.
  • the process of forming the air flow generation part 56 in the manufacturing method of the wing structure of a 4th embodiment is explained.
  • the first electrode forming step the first electrode 58 is formed on the upper end surface of the wing body 20.
  • the dielectric layer forming step the ceramic powder is solidified by impact at room temperature to form a film so as to cover the first electrode 58, and the dielectric layer 60 is formed on the upper end surface of the blade main body 20.
  • the second electrode forming step the second electrode 62 is formed so as to be exposed on the surface of the dielectric layer 60 facing the wing main body 20 side.
  • the dielectric layer 60 is exposed and separated from the second electrode 62 to form a third electrode 63 electrically connected to the first electrode 58 and to which a DC voltage is applied.
  • the materials, thicknesses, and film forming methods of the first electrode 58, the dielectric layer 60, the second electrode 62, and the third electrode 63 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 60 through the first electrode 58 and the second electrode 62 by an AC power supply (not shown) to cause a discharge to occur. Occurs. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 62 side toward the first electrode 58 side. Furthermore, by applying a DC voltage to the third electrode 63 by a DC power supply (not shown), the size and direction of the induced air flow can be changed. As described above, by generating the induced air flow on the upper end face side of the wing 54, it is possible to suppress the leakage of the working fluid from the gap between the wing 54 and the case 16.
  • the air flow generation unit 56 can also be configured of the first electrode 58, the dielectric layer 60, and the second electrode 62 without providing the third electrode 63. This facilitates the formation of the air flow generation unit 56.
  • the air flow generation unit is provided on the upper end face side of the wing, the induced air flow is generated on the upper end face side of the wing to operate from the gap between the wing and the case. Fluid leakage can be suppressed to improve aerodynamic characteristics. Further, according to the above configuration, since the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed to form a dielectric layer, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is a view showing the configuration of the wing 64 and the case 65. As shown in FIG. 8 , the same code
  • the air flow generation unit 66 is provided in the wing main body 20 and the case main body 16 a, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 66 has a first electrode 68, a dielectric layer 70, a second electrode 72, and a third electrode 74.
  • the first electrode 68 is formed on the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 68 is formed, for example, at the center of the upper end surface of the wing body 20.
  • the first electrode 68 is embedded on the side of the wing body 20 of the dielectric layer 70 and grounded.
  • the dielectric layer 70 is provided on the upper end surface of the blade main body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder so as to cover the first electrode 68.
  • the dielectric layer 70 is formed, for example, on the entire top surface of the wing body 20 from the front edge 20 a side to the rear edge 20 b side.
  • the second electrode 72 is provided exposed on the surface of the case main body 16a facing the dielectric layer 70, and is electrically connected to the first electrode 68 to apply an alternating voltage.
  • the second electrode 72 is provided, for example, on the surface of the case main body 16 a facing the front edge 20 a of the dielectric layer 70.
  • the second electrode 72 is electrically connected to the first electrode 68 by a cable or the like via an alternating current power supply (not shown). By applying an alternating voltage to the second electrode 72, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the third electrode 74 is provided so as to be exposed on the surface of the case main body 16 a facing the dielectric layer 70, formed to be separated from the second electrode 72, and electrically connected to the first electrode 68 for direct current voltage Is applied.
  • the third electrode 74 is provided, for example, on the surface of the case main body 16 a facing the rear edge 20 b of the dielectric layer 70.
  • the third electrode 74 is electrically connected to the first electrode 68 via a DC power supply (not shown) by a cable or the like. By applying a DC voltage to the third electrode 74, the size and direction of the induced air flow generated by the plasma can be changed. A positive or negative DC voltage can be applied to the third electrode 74.
  • the process of forming the air flow generation part 66 in the manufacturing method of the wing structure of a 5th embodiment is explained.
  • the first electrode forming step the first electrode 68 is formed on the upper end surface of the wing body 20.
  • the dielectric layer forming step the ceramic powder is solidified by impact at room temperature to form a film so as to cover the first electrode 68, and the dielectric layer 70 is formed on the upper end surface of the blade main body 20.
  • a second electrode 72 which is electrically connected to the first electrode 68 and to which an alternating voltage is applied is formed by exposing the surface of the case main body 16 a facing the dielectric layer 70.
  • the case main body 16 a is exposed on the surface facing the dielectric layer 70 and is separated from the second electrode 72 to be electrically connected to the first electrode 68 and to which a DC voltage is applied.
  • the three electrodes 74 are formed.
  • the materials, thicknesses, and film forming methods of the first electrode 68, the dielectric layer 70, the second electrode 72, and the third electrode 74 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 70 through the first electrode 68 and the second electrode 72 by an AC power supply (not shown) to cause discharge. Plasma is generated. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 72 side toward the first electrode 68 side. Furthermore, by applying a DC voltage to the third electrode 74 by a DC power supply (not shown), the size and direction of the induced air flow can be changed. As described above, by generating the induced air flow on the upper end surface side of the wing 64, it is possible to suppress the leakage of the working fluid from the gap between the wing 64 and the case 65.
  • AC power supply not shown
  • the air flow generation unit 66 may be configured of the first electrode 68, the dielectric layer 70, and the second electrode 72 without providing the third electrode 74. This facilitates the formation of the airflow generation unit 66.
  • the air flow generation portion is provided to the wing and the case, the induced air flow is generated on the upper end surface side of the wing, whereby the working fluid from the gap between the wing and the case is generated. Leakage can be suppressed to improve aerodynamic characteristics. Further, according to the above configuration, since the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed to form a dielectric layer, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 9 is a view showing the configuration of the wing 76 and the support 78. As shown in FIG.
  • the air flow generation unit 80 is provided to the wing main body 20 and the support main body 14a, and has a function of generating plasma to generate an induced air flow.
  • the air flow generation unit 80 has a first electrode 82, a dielectric layer 84, a second electrode 86, and a third electrode 88.
  • the first electrode 82 is provided on the wing-side surface of the support body 14 a from the wing-side surface of the wing body 29.
  • the first electrode 82 is embedded on the side of the wing body 20 of the dielectric layer 84 and the side of the support body 14 a, and is grounded.
  • the first electrode 82 is formed, for example, at a central portion between the leading edge 20a and the trailing edge 20b.
  • the dielectric layer 84 is provided on the blade side surface of the support body 14a from the blade side surface of the blade body 20, and is formed of a ceramic film formed by impact-hardening ceramic powder so as to cover the first electrode 82. There is.
  • the dielectric layer 84 is provided, for example, on the pressure side 20 c side of the wing main body 20.
  • the second electrode 86 is exposed on the surface of the dielectric layer 84 facing the wing main body 20 side and the support main body 14 a side, and is electrically connected to the first electrode 82 to apply an AC voltage.
  • the second electrode 86 is formed on the outer surface of the dielectric layer 84.
  • the second electrode 86 is provided, for example, on the front edge 20 a side of the dielectric layer 84.
  • the second electrode 86 is electrically connected to the first electrode 82 by a cable or the like via an AC power supply (not shown). By applying an alternating voltage to the second electrode 86, plasma can be generated to generate an induced air flow.
  • the third electrode 88 is provided exposed on the surface of the dielectric layer 84 facing the wing main body 20 side and the support main body 14 a side, and is formed to be separated from the second electrode 86 and electrically connected to the first electrode 82. It is connected and a DC voltage is applied.
  • the third electrode 88 is formed on the outer surface of the dielectric layer 84.
  • the third electrode 88 is provided, for example, on the rear edge 20 b side of the dielectric layer 84.
  • the third electrode 88 is electrically connected to the first electrode 82 via a DC power supply (not shown) by a cable or the like. By applying a DC voltage to the third electrode 88, the size and direction of the induced air flow generated by the plasma can be changed. A positive or negative direct current voltage can be applied to the third electrode 88.
  • the process of forming the air flow generation unit 80 in the method of manufacturing a wing structure according to the sixth embodiment will be described.
  • the first electrode forming step the first electrode 82 is formed on the blade side surface of the support body 14 a from the blade side surface of the blade body 20.
  • the ceramic powder is subjected to room temperature impact solidification so as to cover the first electrode 82 so as to cover the first electrode 82 from the wing side surface of the wing main body 20 to the blade side surface of the support body 14a.
  • the second electrode is exposed to the surface of the dielectric layer 84 facing the wing main body 20 side and the support main body 14 a and is electrically connected to the first electrode 82 to be applied with an alternating voltage Form 86.
  • the dielectric layer 84 is exposed on the surface facing the wing main body 20 side and the support main body 14 a side and is electrically connected to the first electrode 82 while being separated from the second electrode 86.
  • a third electrode 88 to which a DC voltage is applied is formed.
  • the materials, thicknesses, and film forming methods of the first electrode 82, the dielectric layer 84, the second electrode 86, and the third electrode 88 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description will be omitted.
  • a high frequency and high voltage AC voltage (for example, about 10 kVpp, about 10 kHz) is applied to the dielectric layer 84 through the first electrode 82 and the second electrode 86 by an AC power supply (not shown) to cause a discharge to occur. Occurs. As a result, a jet-like induced air flow is generated from the second electrode 86 side toward the first electrode 82 side. Furthermore, by applying a DC voltage to the third electrode 88 by a DC power supply (not shown), the size and direction of the induced air flow can be changed. By thus generating the induced air flow around the wing 76 and the support 78, it is possible to suppress the shock wave and the secondary flow.
  • a DC voltage for example, about 10 kVpp, about 10 kHz
  • the air flow generation unit 80 can also be configured by the first electrode 82, the dielectric layer 84, and the second electrode 86 without providing the third electrode 88. This facilitates the formation of the air flow generation unit 80.
  • the air flow generation unit is provided from the wing to the support body, the induced air flow is generated around the wing and the support body, thereby suppressing the shock wave and the secondary flow, and the aerodynamic force. Characteristics can be improved. Further, according to the above configuration, since the ceramic powder is solidified by impact at room temperature and formed to form a dielectric layer, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the present disclosure is useful for a compressor of a jet engine, a turbine, and the like because it is possible to easily form a dielectric layer made of a ceramic for generating an air flow on a wing body or the like.

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Abstract

ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、翼構造体は、複数の翼と、翼の下端側を支持する支持体と、翼の上端側を覆うケースと、を備え、翼は、翼の長手方向に延びて形成される翼本体と、翼本体に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部と、を含み、気流生成部を形成する工程は、翼本体に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、翼本体に、第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、誘電体層の表面に露出させて、第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、を有している。

Description

翼構造体の製造方法
 本開示は、翼構造体の製造方法に係り、特に、ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法に関する。
 ジェットエンジンは、圧縮機、タービン等を備えている。これらは、複数の翼を備えた翼構造体から構成されている。圧縮機やタービン等の効率を高めるために、翼構造体の翼面に、誘電体を一対の電極で挟んで形成したプラズマアクチュエータを設けて誘電体バリア放電による誘起気流を生成し、翼周りの空力特性を向上させることが行われている(特許文献1参照)。
特開2008-140584号公報
 ところで、ジェットエンジンに用いられる圧縮機やタービン等の翼構造体は高温に曝されることから、プラズマアクチュエータは、セラミックスからなるバルクの誘電体を一対の電極で挟んで構成されている。翼構造体の翼形状等は複雑な曲面形状からなるので、硬く変形し難いセラミックスからなるバルクの誘電体の成形加工が困難となり、翼面への誘電体の形成が難しくなる可能性がある。
 そこで本開示の目的は、ジェットエンジンに用いられる翼構造体の翼面等に、誘電体バリア放電による誘起気流を生成するためのセラミックスからなる誘電体をより容易に形成することが可能な翼構造体の製造方法を提供することである。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法は、ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体と、前記翼本体に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部と、を含み、前記気流生成部を形成する工程は、前記翼本体に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記翼本体に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、前記誘電体層の表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、を有している。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体における前縁側の翼側面に形成し、前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体における前縁側の翼側面に形成し、前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の翼側面における後縁側の負圧側面から前縁側を通って後縁側の正圧側面まで形成し、前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体における翼側面の全体に形成し、前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の上端面に形成し、前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体の上端面に形成し、前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層の側面に露出させて形成する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の上端面に形成し、前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体の上端面に形成し、前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記気流生成部を形成する工程は、前記誘電体層の表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有している。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法は、ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体を有し、前記ケースは、前記翼の上端側を覆うケース本体を有し、前記翼本体と前記ケース本体とに、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部が設けられており、前記気流生成部を形成する工程は、前記翼本体の上端面に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記翼本体の上端面に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、前記ケース本体における前記誘電体層と対向する表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、を有する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記気流生成部を形成する工程は、前記ケース本体における前記誘電体層と対向する表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法は、ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体を有し、前記支持体は、前記翼の下端側を支持する支持体本体を有し、前記翼本体と前記支持体本体とに、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部が設けられており、前記気流生成部を形成する工程は、前記翼本体の翼側面から前記支持体本体の翼側表面に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記翼本体の翼側面から前記支持体本体の翼側表面に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、前記誘電体層における翼本体側及び支持体本体側と対向する表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、を有する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記気流生成部を形成する工程は、前記誘電体層における翼本体側及び支持体本体側と対向する表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有する。
 本発明の実施形態に係る翼構造体の製造方法において、前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、エアロゾルデポジション法により形成する。
 上記構成によれば、翼本体等に、セラミック粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、容易に誘電体層を形成することが可能となる。
本発明の第1実施形態において、ジェットエンジンの構成を示す図である。 本発明の第1実施形態において、翼構造体の構成を示す図である。 本発明の第1実施形態において、翼の構成を示す図である。 本発明の第1実施形態において、翼構造体の製造方法における気流生成部を形成する工程を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態において、翼の構成を示す図である。 本発明の第3実施形態において、翼の構成を示す図である。 本発明の第4実施形態において、翼の構成を示す図である。 本発明の第5実施形態において、翼とケースとの構成を示す図である。 本発明の第6実施形態において、翼と支持体との構成を示す図である。
[第1実施形態]
 本発明の第1実施形態について図面を用いて詳細に説明する。まず、航空機用ターボファンエンジン等のジェットエンジンについて説明する。図1は、ジェットエンジン8の構成を示す図である。ジェットエンジン8は、圧縮機やタービン等を備えている。圧縮機やタービン等は、複数の翼を備えた翼構造体で構成されている。
 図2は、翼構造体10の構成を示す図である。なお、図2において、Fは、ジェットエンジン8の軸方向における作動流体の上流側を示しており、Rは、ジェットエンジン8の軸方向における作動流体の下流側を示している。翼構造体10は、複数の翼12と、翼12の基端側となる下端側を支持する支持体14と、翼12の上端側を覆うケース16と、を備えている。支持体14は、翼12の下端側を支持する支持体本体14aを備えている。支持体14は、例えば、回転可能なディスク等で構成されている。ケース16は、翼12の上端側を覆い、翼12と離間させて設けられ、円筒状等に形成されたケース本体16aを備えている。翼12と、支持体14と、ケース16とは、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金等の金属材料や、SiCマトリックスをSiC繊維で強化したSiC/SiC複合材料等のセラミックス基複合材料(CMC)等のセラミックスで形成されている。
 図3は、翼12の構成を示す図である。翼12は、翼本体20と、翼本体20に設けられる気流生成部22と、を含んでいる。翼12は、翼12の長手方向(ジェットエンジン8の径方向)に延びて形成される翼本体20を備えている。翼本体20は、作動流体の上流側となる前縁20aと、作動流体の下流側となる後縁20bとの間に、凹面状に形成された正圧側面20cと、凸面状に形成された負圧側面20dとを有している。翼本体20の翼側面は、3次元的な曲面形状で構成されている。
 気流生成部22は、翼本体20に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部22は、第1電極24と、誘電体層26と、第2電極28と、第3電極30と、を有しており、誘電体バリア放電により誘起気流を生成する、いわゆるプラズマアクチュエータとしての機能を備えている。
 第1電極24は、翼本体20に設けられ、翼本体20における前縁20a側の翼側面に形成されている。第1電極24は、例えば、翼本体20における前縁20a側の正圧側面20cから負圧側面20dに設けられており、翼本体20における前縁20a側の上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第1電極24は、誘電体層26における翼本体20側に埋設されており、接地されている。第1電極24は、金属材料等の導電性材料で形成されており、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金等で形成されている。第1電極24の厚みは、例えば、約1μmである。
 誘電体層26は、翼本体20に設けられ、第1電極24を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層26は、翼本体20における前縁20a側の翼側面に設けられている。誘電体層26は、例えば、翼本体20における前縁20a側の正圧側面20cから負圧側面20dに設けられており、翼本体20における前縁20a側の上端から下端の長手方向に沿って形成されている。誘電体層26の外表面は、空力特性を高めるために、翼本体20の正圧側面20c及び負圧側面20dと連続面で構成されているとよい。
 誘電体層26は、セラミックス粉末を常温衝撃固化したセラミックス膜で形成されている。このセラミックス膜は、セラミックス粉末に常温で衝撃を与えることにより、セラミックス粉末を破砕、変形させて形成される緻密化したセラミックス膜である。誘電体層26をこのセラミックス膜で形成することにより、耐熱性(温度耐久性)と絶縁耐力(絶縁耐久性)とを高めることができる。セラミックス膜には、イットリア(Y)膜、アルミナ(Al)膜等を適用可能である。
 誘電体層26は、プラズマを発生させるために必要な印加電圧に対して絶縁耐力を備える厚みで形成されている。例えば、印加電圧が10kVppACである場合には、誘電体層26の厚みは、約100μmである。なお、誘電体層26をアルミナ等のセラミックスのバルク体で形成する場合には、誘電体層26の厚みは約1mm必要であるが、セラミックス粉末を常温衝撃固化したセラミックス膜は緻密であることから、誘電体層26の厚みを薄くすることができる。
 第2電極28は、誘電体層26の表面に露出させて設けられ、第1電極24と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極28は、誘電体層26における翼本体20側と対向する表面に露出させて設けられており、誘電体層26の外表面に露出させて形成されている。第2電極28は、例えば、誘電体層26の正圧側面20c側に設けられており、誘電体層26における上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第2電極28は、空力特性を向上させるために、第2電極28の表面を露出させた状態で誘電体層26に埋設されるようにしてもよい。第2電極28は、第1電極24と同様の導電性材料で形成されている。第2電極28の厚みは、例えば、約1μmである。第2電極28は、第1電極24と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極28に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 第3電極30は、誘電体層26の表面に露出させて設けられ、第2電極28と離間させて形成され、第1電極24と電気的接続されて直流電圧が印加される。第3電極30は、誘電体層26における翼本体20側と対向する表面に露出させて設けられており、誘電体層26の外表面に露出させて形成されている。第3電極30は、例えば、誘電体層26の負圧側面20d側に設けられており、誘電体層26の上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第3電極30は、空力特性を向上させるために、第3電極30の表面を露出させた状態で誘電体層26に埋設されるようにしてもよい。第3電極30は、第1電極24と同様の導電性材料で形成されている。第3電極30の厚みは、例えば、約1μmである。第3電極30は、第1電極24と、直流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第3電極30に直流電圧を印加することにより、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。第3電極30には、正や負の直流電圧を印加することが可能である。
 次に、翼構造体10の製造方法について説明する。翼構造体10の製造方法は、気流生成部22を形成する工程を備えている。図4は、翼構造体10の製造方法における気流生成部22を形成する工程を示すフローチャートである。気流生成部22を形成する工程は、第1電極形成工程(S10)と、誘電体層形成工程(S12)と、第2電極形成工程(S14)と、第3電極形成工程(S16)と、を有している。
 第1電極形成工程(S10)は、翼本体20に、第1電極24を形成する工程である。第1電極24は、翼本体20における前縁20a側の翼側面に形成される。第1電極24については、スパッタリング等の物理蒸着法(PVD法)や、後述するエアロゾルデポジション法等で導電性材料を成膜して形成することが可能である。翼本体20が金属材料等の導電性材料で形成されている場合には、絶縁を確保するために、翼本体20と第1電極24との間に、アルミナ等のセラミックスからなる絶縁層(図示せず)を設けるとよい。絶縁層(図示せず)については、第1電極24と同様の成膜方法で形成することが可能である。
 誘電体層形成工程(S12)は、翼本体20に、第1電極24を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層26を形成する工程である。誘電体層26は、翼本体20における前縁20a側の翼側面に形成される。誘電体層26については、イットリア(Y)やアルミナ(Al)等のセラミックス粉末をエアロゾル化して常温衝撃固化現象により成膜するエアロゾルデポジション法、エアロゾル化ガスデポジション法等の成膜方法により形成することができる。
 例えば、エアロゾルデポジション法は、常温(例えば10℃から30℃)、減圧雰囲気中で、原料粉末とガスとを混合したエアロゾルを基体に向けて高速で噴射することにより、基体に被膜を成膜する方法である。この被膜は、常温衝撃固化現象により緻密に形成される。成膜時の圧力については、例えば、5kPaから50kPaである。原料粉末の平均粒径については、例えば、0.1μmから1μmである。エアロゾルデポジション法による成膜装置については、基体に被膜を成膜するためのチャンバと、チャンバ内を排気するための排気ポンプと、原料粉末とガスとを混合したエアロゾルを供給するためのエアロゾル供給器と、エアロゾルを噴射するためのノズルと、を備えた公知の装置を用いることが可能である。チャンバのサイズについては、例えば、縦が約50cm、横が約50cm、高さが約50cmである。
 エアロゾルデポジション法等の成膜方法によれば、溶射法よりも緻密な被膜を形成することが可能であり、スパッタリング等の物理蒸着法(PVD法)よりも速い成膜速度で緻密な被膜を形成することができる。また、セラミックスのバルク体を翼面に適用する場合には、バルク体が硬質なため3次元的な曲面形状の加工が困難であるが、エアロゾルデポジション法等の成膜方法によれば、3次元的な曲面形状を有する翼面にも容易にセラミックス膜を形成することができる。更に、誘電体層26が、セラミックス粉末を常温衝撃固化したセラミックス膜で形成されていることから、樹脂フィルム等で形成されている場合と異なり、ジェットエンジンの運転でセラミックス膜に摩耗が生じた場合でも、エアロゾルデポジション法等により容易に補修することができる。
 第2電極形成工程(S14)は、誘電体層26の表面に露出させて、第1電極24と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極28を形成する工程である。第2電極28は、誘電体層26における翼本体20側と対向する表面に露出させて形成される。第2電極28については、第1電極24と同様の成膜方法により導電性材料を成膜して形成することが可能である。
 第3電極形成工程(S16)は、誘電体層26の表面に露出させると共に、第2電極28と離間させて、第1電極24と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極30を形成する工程である。第3電極30は、誘電体層26における翼本体20側と対向する表面に露出させて形成される。第3電極30については、第1電極24と同様の成膜方法により導電性材料を成膜して形成することが可能である。
 なお、翼本体20、支持体本体14a及びケース本体16aの形成方法については、ジェットエンジンの圧縮機やタービン等における圧縮機翼、タービン翼、ケース、ディスク等の一般的な形成方法を用いることができる。例えば、翼本体20を金属材料で形成する場合には、一方向凝固鋳造や単結晶鋳造等により形成することが可能である。また、これらの部品をセラミックス基複合材料(CMC)で形成する場合には、セラミックス繊維でプリフォームを形成し、マトリックス用ポリマを含浸した後に焼成してセラミックス化すればよい。マトリックスの形成には、気相含浸法や固相含浸法等を用いることも可能である。
 次に、気流生成部22の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極24と第2電極28とを通して誘電体層26に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こりプラズマが発生する。これにより、第2電極28側から第1電極24側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。更に、直流電源(図示せず)により、第3電極30に直流電圧を印加することで、誘起気流の大きさや向きを変えることができる。このように、翼12の前縁20a側に誘起気流を生成させることで、翼面における気流の剥離を抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部22については、第3電極30を設けずに、第1電極24と、誘電体層26と、第2電極28とから構成することも可能である。これにより、気流生成部22の形成が容易になる。
 以上、上記構成によれば、翼の前縁側に気流生成部を有していることから、翼の前縁側に誘起気流を生成させることで、翼面における気流の剥離を抑制して空力特性を向上させることができる。
 上記構成によれば、翼本体に、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、複雑で3次元的な翼形状に対しても容易に誘電体層を形成することが可能となる。
[第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の第2実施形態では、第1実施形態と気流生成部の構成が相違する。図5は、翼32の構成を示す図である。なお、同一の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。翼32は、翼本体20と、翼本体20に設けられる気流生成部34と、を含んでいる。
 気流生成部34は、翼本体20に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部34は、第1電極36と、誘電体層38と、第2電極40と、第3電極42と、を有している。
 第1電極36は、翼本体20に設けられ、翼本体20の後縁20b側の負圧側面20dから前縁20aを通って後縁20b側の正圧側面20cまで形成されている。第1電極36は、翼本体20における上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第1電極36は、誘電体層38の翼本体20側に埋設され、接地されている。
 誘電体層38は、翼本体20に設けられ、第1電極36を覆うようにして、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層38は、翼本体20における翼側面の全体に設けられており、翼本体20における翼側面の全周に形成されている。
 第2電極40は、誘電体層38の表面に露出させて設けられ、誘電体層38における翼本体20側と対向する表面に露出させて形成されている。第2電極40は、第1電極36と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極40は、誘電体層38の外表面に露出させて設けられている。第2電極40は、例えば、誘電体層38における後縁20bの正圧側面20c側に設けられており、誘電体層38における上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第2電極40は、第1電極36と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極40に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 第3電極42は、誘電体層38の表面における翼本体20側と対向する面に露出させて設けられており、第2電極40と離間させて形成され、第1電極36と電気的接続されて直流電圧が印加される。第3電極42は、誘電体層38の外表面に露出させて設けられている。第3電極42は、例えば、誘電体層38における後縁20bの負圧側面20d側に設けられており、誘電体層38の上端から下端の長手方向に沿って形成されている。第3電極42は、第1電極36と、直流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第3電極42に直流電圧を印加することにより、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。第3電極42には、正や負の直流電圧を印加することが可能である。
 次に、第2実施形態の翼構造体の製造方法における気流生成部34の形成工程について説明する。第1電極形成工程では、第1電極36を、翼本体20の翼側面における後縁20b側の負圧側面20dから前縁20a側を通って後縁20b側の正圧側面20cまで形成する。誘電体層形成工程では、第1電極36を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層38を、翼本体20における翼側面の全体に形成する。第2電極形成工程は、第2電極40を、誘電体層38における翼本体20側と対向する表面に露出させて形成する。第3電極形成工程では、誘電体層38の表面に露出させると共に、第2電極40と離間させて、第1電極36と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極42を形成する。なお、第1電極36、誘電体層38、第2電極40及び第3電極42の材質、厚み、成膜方法については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
 次に、気流生成部34の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極36と第2電極40とを通して誘電体層38に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こりプラズマが発生する。これにより、第2電極40側から第1電極36側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。更に、直流電源(図示せず)により、第3電極42に直流電圧を印加することで、誘起気流の大きさや向きを変えることができる。このように、翼32の前縁20a側から後縁20b側に誘起気流を生成させることで、翼面における気流の剥離を抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部34については、第3電極42を設けずに、第1電極36と、誘電体層38と、第2電極40とから構成することも可能である。これにより、気流生成部34の形成が容易になる。
 以上、上記構成によれば、翼側面全体に気流生成部を有していることから、翼の前縁側から後縁側に誘起気流を生成させることで、翼面における気流の剥離を抑制して空力特性を向上させることができる。また、上記構成によれば、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[第3実施形態]
 次に、本発明の第3実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の第3実施形態では、第1、2実施形態と気流生成部の構成が相違する。図6は、翼44の構成を示す図である。なお、同一の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。翼44は、翼本体20と、翼本体20に設けられる気流生成部46と、を含んでいる。
 気流生成部46は、翼本体20に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部46は、第1電極48と、誘電体層50と、第2電極52と、を有している。
 第1電極48は、翼本体20の上端面に形成されている。第1電極48は、例えば、翼本体20における上端面の中央部に形成される。第1電極48は、誘電体層50の翼本体20側に埋設され、接地されている。
 誘電体層50は、翼本体20の上端面に設けられ、第1電極48を覆うようにして、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層50は、例えば、翼本体20の上端面における前縁20a側から後縁20b側の全面に形成されている。
 第2電極52は、誘電体層50の側面に露出させて設けられており、第1電極48と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極52は、誘電体層50における翼側面側の外表面に設けられている。第2電極52は、例えば、誘電体層50の正圧側面20c側に形成される。第2電極52は、第1電極48と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極52に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 次に、第3実施形態の翼構造体の製造方法における気流生成部46の形成工程について説明する。第1電極形成工程では、第1電極48を、翼本体20の上端面に形成する。誘電体層形成工程では、第1電極48を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層50を翼本体20の上端面に形成する。第2電極形成工程では、第2電極52を、誘電体層50の側面に露出させて形成する。なお、第1電極48、誘電体層50及び第2電極52の材質、厚み、成膜方法については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
 次に、気流生成部46の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極48と第2電極52とを通して誘電体層50に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こりプラズマが発生する。これにより、第2電極52側から第1電極48側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。このように、翼44の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼44とケース16との間の隙間からの作動流体の漏れを抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部46を形成する工程は、誘電体層50の側面に露出させると共に、第2電極52と離間させて、第1電極48と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極(図示せず)を形成する第3電極形成工程を有していてもよい。気流生成部46が第3電極(図示せず)を有していることにより、第3電極(図示せず)に直流電源を介して直流電圧を印加して、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。
 以上、上記構成によれば、翼の上端面側に気流生成部を有していることから、翼の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼とケースとの間の隙間からの作動流体の漏れを抑制して空力特性を向上させることができる。また、上記構成によれば、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[第4実施形態]
 次に、本発明の第4実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の第4実施形態では、第1から第3実施形態と気流生成部の構成が相違する。図7は、翼54の構成を示す図である。なお、同一の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。翼54は、翼本体20と、翼本体20に設けられる気流生成部56と、を含んでいる。
 気流生成部56は、翼本体20に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部56は、第1電極58と、誘電体層60と、第2電極62と、第3電極63と、を有している。
 第1電極58は、翼本体20の上端面に形成されている。第1電極58は、例えば、翼本体20における上端面の中央部に形成される。第1電極58は、誘電体層50の翼本体20側に埋設され、接地されている。
 誘電体層60は、翼本体20の上端面に設けられ、第1電極58を覆うようにして、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層60は、例えば、翼本体20の上端面における前縁20a側から後縁20b側の全面に形成されている。
 第2電極62は、誘電体層60における翼本体20側と対向する表面に露出させて設けられており、第1電極58と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極62は、誘電体層60の外表面であって、翼本体20の上端面と反対側に露出させて設けられている。第2電極62は、例えば、誘電体層60の負圧側面20d側に設けられている。第2電極62は、第1電極58と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極62に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 第3電極63は、誘電体層60における翼本体20側と対向する表面に露出させて設けられており、第2電極62と離間させて形成され、第1電極58と電気的接続されて直流電圧が印加される。第3電極63は、誘電体層60の外表面であって、翼本体20の上端面と反対側に露出させて設けられている。第3電極63は、例えば、誘電体層60の正圧側面20c側に設けられている。第3電極63は、第1電極58と、直流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第3電極63に直流電圧を印加することにより、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。第3電極63には、正や負の直流電圧を印加することが可能である。
 次に、第4実施形態の翼構造体の製造方法における気流生成部56を形成する工程について説明する。第1電極形成工程では、第1電極58を、翼本体20の上端面に形成する。誘電体層形成工程では、第1電極58を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層60を、翼本体20の上端面に形成する。第2電極形成工程では、第2電極62を、誘電体層60における翼本体20側と対向する表面に露出させて形成する。第3電極形成工程では、誘電体層60に露出させると共に、第2電極62と離間させて、第1電極58と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極63を形成する。なお、第1電極58、誘電体層60、第2電極62及び第3電極63の材質、厚み、成膜方法については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
 次に、気流生成部56の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極58と第2電極62とを通して誘電体層60に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こりプラズマが発生する。これにより、第2電極62側から第1電極58側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。更に、直流電源(図示せず)により、第3電極63に直流電圧を印加することで、誘起気流の大きさや向きを変えることができる。このように、翼54の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼54とケース16との間の隙間からの作動流体の漏れを抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部56については、第3電極63を設けずに、第1電極58と、誘電体層60と、第2電極62とから構成することも可能である。これにより、気流生成部56の形成が容易になる。
 以上、上記構成によれば、翼の上端面側に気流生成部を有していることから、翼の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼とケースとの間の隙間からの作動流体の漏れを抑制して空力特性を向上させることができる。また、上記構成によれば、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[第5実施形態]
 次に、本発明の第5実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の第5実施形態では、第1から第4実施形態と気流生成部の構成が相違する。図8は、翼64とケース65との構成を示す図である。なお、同一の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
 気流生成部66は、翼本体20とケース本体16aとに設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部66は、第1電極68と、誘電体層70と、第2電極72と、第3電極74と、を有している。
 第1電極68は、翼本体20の上端面に形成されている。第1電極68は、例えば、翼本体20における上端面の中央部に形成される。第1電極68は、誘電体層70の翼本体20側に埋設され、接地されている。
 誘電体層70は、翼本体20の上端面に設けられ、第1電極68を覆うようにして、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層70は、例えば、翼本体20の上端面における前縁20a側から後縁20b側の全面に形成されている。
 第2電極72は、ケース本体16aにおける誘電体層70と対向する表面に露出させて設けられており、第1電極68と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極72は、例えば、ケース本体16aにおける誘電体層70の前縁20a側と対向する表面に設けられている。第2電極72は、第1電極68と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極72に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 第3電極74は、ケース本体16aにおける誘電体層70と対向する表面に露出させて設けられており、第2電極72と離間させて形成され、第1電極68と電気的接続されて直流電圧が印加される。第3電極74は、例えば、ケース本体16aにおける誘電体層70の後縁20b側と対向する表面に設けられている。第3電極74は、第1電極68と、直流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第3電極74に直流電圧を印加することにより、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。第3電極74には、正や負の直流電圧を印加することが可能である。
 次に、第5実施形態の翼構造体の製造方法における気流生成部66を形成する工程について説明する。第1電極形成工程では、翼本体20の上端面に、第1電極68を形成する。誘電体層形成工程では、第1電極68を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層70を翼本体20の上端面に形成する。第2電極形成工程では、ケース本体16aにおける誘電体層70と対向する表面に露出させて、第1電極68と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極72を形成する。第3電極形成工程では、ケース本体16aにおける誘電体層70と対向する表面に露出させると共に、第2電極72と離間させて、第1電極68と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極74を形成する。なお、第1電極68、誘電体層70、第2電極72及び第3電極74の材質、厚み、成膜方法については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
 次に、気流生成部66の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極68と第2電極72とを通して誘電体層70に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こり、プラズマが発生する。これにより、第2電極72側から第1電極68側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。更に、直流電源(図示せず)により、第3電極74に直流電圧を印加することにより、誘起気流の大きさや向きを変えることができる。このように、翼64の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼64とケース65との間の隙間からの作動流体の漏れを抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部66については、第3電極74を設けずに、第1電極68と、誘電体層70と、第2電極72とから構成することも可能である。これにより、気流生成部66の形成が容易になる。
 以上、上記構成によれば、翼及びケースに気流生成部を有していることから、翼の上端面側に誘起気流を生成させることで、翼とケースとの間の隙間からの作動流体の漏れを抑制して空力特性を向上させることができる。また、上記構成によれば、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[第6実施形態]
 次に、本発明の第6実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の第6実施形態では、第1から第5実施形態と気流生成部の構成が相違する。図9は、翼76と支持体78との構成を示す図である。
 気流生成部80は、翼本体20と支持体本体14aとに設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する機能を有している。気流生成部80は、第1電極82と、誘電体層84と、第2電極86と、第3電極88と、を有している。
 第1電極82は、翼本体29の翼側面から支持体本体14aの翼側表面に設けられている。第1電極82は、誘電体層84の翼本体20側及び支持体本体14a側に埋設され、接地されている。第1電極82は、例えば、前縁20aと後縁20bとの間の中央部に形成される。
 誘電体層84は、翼本体20の翼側面から支持体本体14aの翼側表面に設けられ、第1電極82を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜したセラミックス膜で形成されている。誘電体層84は、例えば、翼本体20の正圧側面20c側に設けられている。
 第2電極86は、誘電体層84の翼本体20側及び支持体本体14a側と対向する表面に露出させて設けられ、第1電極82と電気的接続されて交流電圧が印加される。第2電極86は、誘電体層84の外表面に形成されている。第2電極86は、例えば、誘電体層84の前縁20a側に設けられる。第2電極86は、第1電極82と、交流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第2電極86に交流電圧を印加することにより、プラズマを発生させて誘起気流を生成することができる。
 第3電極88は、誘電体層84の翼本体20側及び支持体本体14a側と対向する表面に露出させて設けられ、第2電極86と離間させて形成され、第1電極82と電気的接続されて直流電圧が印加される。第3電極88は、誘電体層84の外表面に形成されている。第3電極88は、例えば、誘電体層84の後縁20b側に設けられる。第3電極88は、第1電極82と、直流電源(図示せず)を介してケーブル等で電気的接続されている。第3電極88に直流電圧を印加することにより、プラズマにより発生した誘起気流の大きさや方向を変えることができる。第3電極88には、正や負の直流電圧を印加することが可能である。
 次に、第6実施形態の翼構造体の製造方法における気流生成部80を形成する工程について説明する。第1電極形成工程では、翼本体20の翼側面から支持体本体14aの翼側表面に、第1電極82を形成する。誘電体層形成工程では、翼本体20の翼側面から支持体本体14aの翼側表面に、第1電極82を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層84を形成する。第2電極形成工程では、誘電体層84における翼本体20側及び支持体本体14a側と対向する表面に露出させて、第1電極82と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極86を形成する。第3電極形成工程では、誘電体層84における翼本体20側及び支持体本体14a側と対向する表面に露出させると共に、第2電極86と離間させて、第1電極82と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極88を形成する。なお、第1電極82、誘電体層84、第2電極86及び第3電極88の材質、厚み、成膜方法については、第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
 次に、気流生成部80の作用について説明する。交流電源(図示せず)により、第1電極82と第2電極86とを通して誘電体層84に高周波で高電圧の交流電圧(例えば、10kVpp、10kHz程度)を印加することで、放電が起こりプラズマが発生する。これにより、第2電極86側から第1電極82側に向けて噴流状の誘起気流が生成する。更に、直流電源(図示せず)により、第3電極88に直流電圧を印加することで、誘起気流の大きさや向きを変えることができる。このように、翼76と支持体78との周りに誘起気流を生成させることで、衝撃波や2次流れを抑制することが可能となる。
 なお、気流生成部80については、第3電極88を設けずに、第1電極82と、誘電体層84と、第2電極86とから構成することも可能である。これにより、気流生成部80の形成が容易になる。
 以上、上記構成によれば、翼から支持体に気流生成部を有していることから、翼と支持体との周りに誘起気流を生成させることで、衝撃波や2次流れを抑制して空力特性を向上させることができる。また、上記構成によれば、セラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成することから、第1実施形態と同様の効果を奏する。
 本開示は、翼本体等に、気流を生成するためのセラミックスからなる誘電体層を容易に形成することが可能となることから、ジェットエンジンの圧縮機やタービン等に有用なものである。

Claims (11)

  1.  ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、
     前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体と、前記翼本体に設けられ、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部と、を含み、
     前記気流生成部を形成する工程は、
     前記翼本体に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、
     前記翼本体に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
     前記誘電体層の表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、
     を有している、翼構造体の製造方法。
  2.  請求項1に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体における前縁側の翼側面に形成し、
     前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体における前縁側の翼側面に形成し、
     前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する、翼構造体の製造方法。
  3.  請求項1に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の翼側面における後縁側の負圧側面から前縁側を通って後縁側の正圧側面まで形成し、
     前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体における翼側面の全体に形成し、
     前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する、翼構造体の製造方法。
  4.  請求項1に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の上端面に形成し、
     前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体の上端面に形成し、
     前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層の側面に露出させて形成する、翼構造体の製造方法。
  5.  請求項1に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記第1電極形成工程は、前記第1電極を、前記翼本体の上端面に形成し、
     前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、前記翼本体の上端面に形成し、
     前記第2電極形成工程は、前記第2電極を、前記誘電体層における翼本体側と対向する表面に露出させて形成する、翼構造体の製造方法。
  6.  請求項1から5のいずれか1つに記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記気流生成部を形成する工程は、前記誘電体層の表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有している、翼構造体の製造方法。
  7.  ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、
     前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体を有し、前記ケースは、前記翼の上端側を覆うケース本体を有し、
     前記翼本体と前記ケース本体とに、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部が設けられており、
     前記気流生成部を形成する工程は、
     前記翼本体の上端面に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、
     前記翼本体の上端面に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
     前記ケース本体における前記誘電体層と対向する表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、
     を有する、翼構造体の製造方法。
  8.  請求項7に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記気流生成部を形成する工程は、前記ケース本体における前記誘電体層と対向する表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有する、翼構造体の製造方法。
  9.  ジェットエンジンに用いられる翼構造体の製造方法であって、
     前記翼構造体は、複数の翼と、前記翼の下端側を支持する支持体と、前記翼の上端側を覆うケースと、を備え、前記翼は、前記翼の長手方向に延びて形成される翼本体を有し、前記支持体は、前記翼の下端側を支持する支持体本体を有し、
     前記翼本体と前記支持体本体とに、プラズマを発生させて誘起気流を生成する気流生成部が設けられており、
     前記気流生成部を形成する工程は、
     前記翼本体の翼側面から前記支持体本体の翼側表面に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、
     前記翼本体の翼側面から前記支持体本体の翼側表面に、前記第1電極を覆うようにしてセラミックス粉末を常温衝撃固化して成膜し、誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
     前記誘電体層における翼本体側及び支持体本体側と対向する表面に露出させて、前記第1電極と電気的接続されて交流電圧が印加される第2電極を形成する第2電極形成工程と、
     を有する、翼構造体の製造方法。
  10.  請求項9に記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記気流生成部を形成する工程は、前記誘電体層における翼本体側及び支持体本体側と対向する表面に露出させると共に、前記第2電極と離間させて、前記第1電極と電気的接続されて直流電圧が印加される第3電極を形成する第3電極形成工程を有する、翼構造体の製造方法。
  11.  請求項1から10のいずれか1つに記載の翼構造体の製造方法であって、
     前記誘電体層形成工程は、前記誘電体層を、エアロゾルデポジション法により形成する、翼構造体の製造方法。
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