(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量で堅牢な内向きブレードを備えた回転ドラムを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン組立体２は、回転ドラム４６から半径方向内向きに延びるブレード１７を備えたのブレード列４８、５０、５２と、回転ドラム４６の周りに円周方向に配置された複合繊維材料製リング７２とを有し、複合繊維材料製リングは、円周方向に延びる高強度繊維７３又はフィラメントを含む。リングは、ブレード列と軸方向に整列することができる。リングのリング幅は、ドラム４６の半径方向内表面におけるブレードのブレード基部でのブレード幅よりも小さい幅とすることができる。リングは、一体形マトリックス内に配置された複数の円周方向に延びる補強構造繊維又はフィラメントを含む材料で製作することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン組立体（２）であって、
回転ドラム（４６）から半径方向内向きに延びるブレード（１７）を有する１つ又はそれ以上のブレード列（４８、５０、５２）と、
前記回転ドラム（４６）の半径方向外表面（７４）の周りに円周方向に配置されかつ前記１つ又はそれ以上のブレード列（４８、５０、５２）のブレード（１７）の半径方向外側に設置された１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）と、を含み、
前記複合繊維材料製リング（７２）が、前記ドラム（４６）の周りで円周方向に延びる高強度繊維（７３）又はフィラメントを含む、
組立体（２）。
【請求項２】
前記１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）が、それぞれ前記１つ又はそれ以上のブレード列（４８、５０、５２）とほぼ軸方向に整列している、請求項１記載の組立体（２）。
【請求項３】
前記複合繊維材料製リング（７２）が、前記ドラム（４６）の半径方向内表面（８４）における前記ブレード（１７）のブレード基部（７８）でのブレード幅（ＢＷ）よりも小さい幅のリング幅（ＲＷ）を有する、請求項２記載の組立体（２）。
【請求項４】
前記１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）が、一体形マトリックス内に配置された複数の円周方向に延びる補強構造繊維（７３）又はフィラメントを含む材料で製作される、請求項１または２に記載の組立体（２）。
【請求項５】
ガスタービンエンジンブースタ（１６）であって、
回転ドラム（４６）から半径方向内向きに延びるブースタブレード（１７）を有する１つ又はそれ以上の回転ブースタ段（３０、４０、４２）と、
前記回転ドラム（４６）の半径方向外表面（７４）の周りに円周方向に配置されかつ前記１つ又はそれ以上の回転ブースタ段（３０、４０、４２）のブレード（１７）の半径方向外側に設置された１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）と、を含み、
前記複合繊維材料製リング（７２）が、前記ドラム（４６）の周りで円周方向に延びる高強度繊維（７３）又はフィラメントを含む、
ガスタービンエンジンブースタ（１６）。
【請求項６】
非回転環状構造体（６９）から半径方向外向きに延びるブースタベーン（６５）を有する１つ又はそれ以上の非回転ベーン段（６２、６４）と、
それぞれ前記１つ又はそれ以上の回転ブースタ段（３０、４０、４２）のブースタブレード（１７）の１つ又はそれ以上のブースタブレード列（４８、５０、５２）と、
それぞれ前記１つ又はそれ以上の非回転ベーン段（６２、６４）のブースタベーン（６５）の１つ又はそれ以上のベーン列（６６、６８）と、をさらに含み、
前記ブースタブレード列（４８、５０、５２）が、前記ベーン列（６６、６８）と交差指状に相互配置される、
請求項５記載のガスタービンエンジンブースタ（１６）。
【請求項７】
該ガスタービンエンジンブースタ（１６）が、二重反転ブースタ（２１６）であり、
前記ブースタブレード（１７）が、二重反転ブースタブレード（２１７）であり、
前記ドラム（４６）が、第１の回転ブースタドラム（２４６）であり、
前記二重反転ブースタブレード（２１７）の第１の組（２１８）が、前記第１の回転ブースタドラム（２４６）から半径方向内向きに延び、
前記二重反転ブースタブレード（２１７）の第２の組（２２１）が、第２の回転ブースタドラム（２４８）から半径方向外向きに延び、また
前記第１の二重反転ブレード列（２２９）の１つ又はそれ以上が、前記第２の二重反転ブレード列（２３１）の１つ又はそれ以上と交差指状に相互配置される、
請求項５記載のガスタービンエンジンブースタ（１６）。
【請求項８】
二重反転低圧タービン（２６）であって、
回転外側ドラム（１３６）から半径方向内向きに延びる第１の低圧タービンブレード（１６０）を有する複数の第１の軸方向に間隔を置いて配置された低圧タービンブレード列（１３８）と、
前記回転外側ドラム（１３６）の半径方向外表面（７４）の周りに円周方向に配置された１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）と、を含み、
前記１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）が、前記第１の低圧タービンブレード列（１３８）の第１の低圧タービンブレード（１６０）の半径方向外側に配置され、
前記複合繊維材料製リング（７２）が、前記外側ドラム（１３６）の周りで円周方向に延びる高強度繊維（７３）又はフィラメントを含む、
二重反転低圧タービン（２６）。
【請求項９】
内側ドラム（１４６）から半径方向外向きに延びる第２の低圧タービンブレード（１６２）を有する１つ又はそれ以上の第２の低圧タービンブレード列（１４８）をさらに含み、
前記第２の低圧タービンブレード列（１４８）が、前記１つ又はそれ以上の第１の低圧タービンブレード列（１３８）と交差指状に相互配置される、
請求項８記載の二重反転低圧タービン（２６）。
【請求項１０】
前記１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リング（７２）が、それぞれ前記１つ又はそれ以上の第１の低圧タービンブレード列（１３８）とほぼ軸方向に整列し、
前記複合繊維材料製リング（７２）が、前記外側ドラム（１３６）の半径方向内表面（８４）における前記低圧タービンブレード（１６０）のブレード基部（７８）でのブレード幅（ＢＷ）よりも小さい幅のリング幅（ＲＷ）を有する、
請求項９記載の二重反転低圧タービン（２６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、そのようなエンジンのための半径方向内向きに延びるブレードを有する回転ドラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボファン型のガスタービンエンジンは一般的に、前方のファン及びブースタ圧縮機、中間のコアエンジン、並びに後方の低圧出力タービンを含む。コアエンジンは、直列の流れ関係で、高圧圧縮機、燃焼器及び高圧タービンを含む。コアエンジンの高圧圧縮機及び高圧タービンは、高圧シャフトによって相互連結される。高圧圧縮機、タービン及びシャフトは、本質的に高圧ロータを形成する。高圧圧縮機は、回転駆動されて、コアエンジンに流入する空気を比較的高圧に加圧する。この高圧空気は次に、燃焼器内で燃料と混合されかつ点火されて、高エネルギーガスストリームを形成する。ガスストリームは、後方に流れかつ高圧タービンを通過して、該高圧タービン及び高圧シャフトを回転駆動し、高圧シャフトが次に、圧縮機を回転駆動する。
【０００３】
高圧タービンから流出するガスストリームは、第２のタービンつまり低圧タービンを通って膨張する。低圧タービンは、低圧シャフトを介してファン及びブースタ圧縮機を回転駆動し、これらの全てが、低圧ロータを形成する。低圧シャフトは、高圧ロータを貫通して延びる。幾つかのファンジェットエンジンは、二重反転タービンを有し、この二重反転タービンが二重反転ファン及びブースタつまり低圧圧縮機に動力を供給するように設計されてきた。米国特許第４，７９０，１３３号、第４，８６０，５３７号、第５，３０７，６２２号及び第６，７３２，５０２号は、二重反転ファン及びブースタつまり低圧圧縮機に動力を供給する二重反転低圧タービン（ＬＰＴ）を開示している。生み出される推力の大部分は、ファンによって発生する。また、ギヤボックスを使用してファン及びブースタの二重反転を生じさせる二重反転ファンエンジンのような様々な設計も存在している。
【０００４】
二重反転ブースタは一般的に、第１の組のブースタブレードが第２の組のブースタブレードに対して逆方向回転するような状態で交差指状に相互配置された二重反転ブレードを有しており、その場合、ブレードの組の一方は、回転外側シェル、ドラム又はダクトに取付けられかつ該回転外側シェル、ドラム又はダクトから半径方向内向きに延びている。本出願人であるＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡され、「半径方向内向きに延びる回転ブースタブレード及び半径方向外向きに延びる非回転ブースタベーンを有する航空機用ガスタービンエンジンブースタ」の名称でありかつ現在Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．２２８１９４で指定されている米国特許出願番号第          号に開示されたような、回転ドラムから半径方向内向きに延びるブースタブレードを備えた１つ又はそれ以上の回転ブースタ段と非回転環状構造体から半径方向外向きに延びるブースタベーンを有する１つ又はそれ以上の非回転ベーン段とを有するガスタービンエンジンブースタもまた、開発されている。それから半径方向内向きに延びかつ互いに軸方向に間隔を置いて配置された第１のタービンブレード列を備えた第１の環状低圧ドラムを含む二重反転低圧タービンが、開発された。第１の低圧タービンブレード列は、第２の環状低圧ドラムから半径方向外向きに延びる第２の低圧タービンブレード列と交差指状に相互配置される。
【０００５】
半径方向内向きに延びるブレード列を備えたドラムは、ドラムの重量が阻害要因となる構造要件を有する。ブレードを取付けるのに必要なドラム構造体の付加重量もまた、エンジンの燃料消費率を増大させる傾向になる。ブレードの回転による遠心力は、分厚くすることによりドラムの強度を増すことによって、それ故ドラムに更なる重量を付加することによって対処しなくてはならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，７９０，１３３号公報
【特許文献２】米国特許第４，８６０，５３７号公報
【特許文献３】米国特許第５，３０７，６２２号公報
【特許文献４】米国特許第６，７３２，５０２号公報
【特許文献５】米国特許第３，５５４，６６７号公報
【特許文献６】米国特許第３，６２５，６３４号公報
【特許文献７】米国特許第３，７６５，７９６号公報
【特許文献８】米国特許第５，６３２，６００号公報
【特許文献９】米国特許第６，２１３，７２０号公報
【特許文献１０】米国特許第３，５１９，３６８号公報
【特許文献１１】米国特許第３，６１０，７７７号公報
【特許文献１２】米国特許第３，７８７，１４１号公報
【特許文献１３】米国特許第４，９７６，１０２号公報
【特許文献１４】米国特許第５，２６１，２２７号公報
【特許文献１５】米国特許第５，６６０，５２６号公報
【特許文献１６】米国特許第６，１４５，３００号公報
【特許文献１７】米国特許第６，２４７，６３８号公報
【特許文献１８】米国特許第６，６１９，０３０号公報
【特許文献１９】米国特許第６，６６６，０１７号公報
【特許文献２０】米国特許第６，７３９，１２０号公報
【特許文献２１】米国特許第６，７６３，６５２号公報
【特許文献２２】米国特許第６，７６３，６５４号公報
【特許文献２３】米国特許第６，８８３，３０３号公報
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００３／０１６３９８３号公報
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００３／０２００７４１号公報
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００４／００５５２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、ドラムの重量を最小にするためには、それらに代わる一層堅牢なドラム設計又は構成が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ガスタービンエンジン組立体は、回転ドラムから半径方向内向きに延びるブレードを有する１つ又はそれ以上のブレード列を含む。１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リングは、回転ドラムの半径方向外表面の周りに円周方向に配置されかつ１つ又はそれ以上のブレード列のブレードの半径方向外側に設置される。複合繊維材料製リングは、ドラムの周りで円周方向に延びる高強度繊維又はフィラメントを含む。フィラメントは、ドラムの周りに引張り状態で巻付けられかつ乾式又は湿式とすることができる。湿式フィラメントは、マトリックス材料で覆われるか又はその他の方法でマトリックス材料を含有するフィラメントである。湿式フィラメントは、巻付けた後に硬化させて、硬質の複合繊維材料製リングを形成する。
【０００９】
１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リングは、それぞれ１つ又はそれ以上のブレード列とほぼ軸方向に整列させることができる。リングは、ドラムの半径方向内表面におけるブレードのブレード基部でのブレード幅よりも小さい幅であるリング幅を有することができる。リングは、一体形マトリックス内に配置された複数の円周方向に延びる補強構造繊維又はフィラメントを含む材料で製作することができる。
【００１０】
ガスタービンエンジンブースタは、回転ドラムから半径方向内向きに延びるブースタブレードを有する１つ又はそれ以上の回転ブースタ段と、回転ドラムの半径方向外表面の周りに円周方向に配置されかつ１つ又はそれ以上の回転ブースタ段のブレードの半径方向外側に設置された１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リングとを含む。複合繊維材料製リングは、ドラムの周りで円周方向に延びる高強度繊維又はフィラメントを含む。
【００１１】
ガスタービンエンジンブースタはさらに、非回転環状構造体から半径方向外向きに延びるブースタベーンを有する１つ又はそれ以上の非回転ベーン段と、それぞれ１つ又はそれ以上の回転ブースタ段のブースタブレードの１つ又はそれ以上のブースタブレード列と、それぞれ１つ又はそれ以上の非回転ベーン段のブースタベーンの１つ又はそれ以上のベーン列と含むことができる。ブースタブレード列は、ベーン列と交差指状に相互配置される。
【００１２】
ガスタービンエンジンブースタは、二重反転ブースタブレードを有する二重反転ブースタとすることができ、またドラムは、第１の回転ブースタドラムである。二重反転ブースタブレードの第１の組は、第１の回転ブースタドラムから半径方向内向きに延び、二重反転ブースタブレードの第２の組は、第２の回転ブースタドラムから半径方向外向きに延び、また第１の二重反転ブレード列の１つ又はそれ以上は、第２の二重反転ブレード列の１つ又はそれ以上と交差指状に相互配置される。
【００１３】
二重反転低圧タービンは、回転外側ドラムから半径方向内向きに延びる低圧タービンブレードを有する複数の第１の軸方向に間隔を置いて配置された低圧タービンブレード列と、回転外側ドラムの半径方向外表面の周りに円周方向に配置された１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リングとを含み、１つ又はそれ以上の複合繊維材料製リングは、第１の低圧タービンブレード列の低圧タービンブレードの半径方向外側に配置され、また複合繊維材料製リングは、外側ドラムの周りで円周方向に延びる高強度繊維又はフィラメントを含む。二重反転低圧タービンはさらに、内側ドラムから半径方向外向きに延びる低圧タービンブレードを有する１つ又はそれ以上の第２の低圧タービンブレード列を含むことができ、第２の低圧タービンブレード列は、１つ又はそれ以上の第１の低圧タービンブレード列と交差指状に相互配置される。
【００１４】
本発明の上記の態様及びその他の特徴は、添付図面に関連させて行なう以下の記述において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンのブースタ及び二重反転タービン内の回転ドラムから半径方向内向きに延びる回転ブレードとドラムの半径方向外表面の周りの複合繊維材料製リングとを備えた航空機用ターボファンガスタービンエンジンの例示的な実施形態の長手方向断面図。
【図２】図１に示すブースタドラムと複合繊維材料製リングとの拡大長手方向断面図。
【図３】図１に示すタービンドラムと複合繊維材料製リングとの拡大長手方向断面図。
【図４】二重反転ブースタと、ブースタドラムから半径方向内向きに延びるブースタブレードと、ブースタドラムの半径方向外表面の周りの複合繊維材料製リングとを備えた航空機用ターボファンガスタービンエンジンの例示的な実施形態の長手方向断面図。
【図５】図４示すブースタドラムと複合繊維材料製リングとの拡大長手方向断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示すのは、エンジン中心線８を囲む例示的なターボファンガスタービンエンジン１０であり、ターボファンガスタービンエンジン１０は、周囲空気５の吸入空気流を受けるファンセクション１２を有する。ファンセクション１２は、それぞれ第１及び第２のファンブレード列１３、１５を備えた第１及び第２の二重反転ファン段４、６を有する。ガスタービンエンジンのロータ組立体の代表的なものであるブースタ１６は、ほぼ第１及び第２のファン段４、６の軸方向間に設置される。ブースタ１６をほぼ第１及び第２のファン段４、６間に設置することは、これら２つのファン段間の空気力学的相互作用による騒音を低減するのを助ける。
【００１７】
ブースタ１６は、それぞれ第１、第２及び第３のブースタブレード列４８、５０、５２を備えた第１、第２及び第３の回転ブースタ段３８、４０、４２を有する。第１、第２及び第３のブースタブレード列４８、５０、５２のブースタブレード１７は、第２のファン段６に連結された回転ドラム４６から半径方向内向きに延びる。ブースタ１６は、それぞれ第１及び第２のベーン列６６、６８を備えた第１及び第２の非回転ベーン段６２、６４を有する。複合繊維材料製リング７２が、回転ドラム４６の半径方向外表面の周りにかつ第１、第２及び第３のブースタブレード列４８、５０、５２のブースタブレード１７の半径方向外側に配置される。複合繊維材料製リング７２は、第１、第２及び第３のブースタブレード列４８、５０、５２とほぼ軸方向に整列しており、またドラム４６の半径方向内表面８４におけるブースタブレード１７のブレード基部７８でのブレード幅ＢＷよりも小さい幅であるリング幅ＲＷを有する。リング幅ＲＷは、必ずしもドラム４６の半径方向内表面８４におけるブレード幅ＢＷよりも小さい幅である必要はない。
【００１８】
複合繊維材料製リング７２は、ドラム４６の質量を最小にするのを助け、また、たとえリング７２の一部の繊維７３又はフィラメントが破損した場合であっても、残りの繊維７３又はフィラメントが、回転ブレード１４をドラム上の所定の位置に保持するその構造的機能を果たすのにより十分な強度をリングに依然として与えることになるので、レダンダント構造となる。複合繊維材料製リング７２は、ドラム４６の周りで円周方向に延びる高強度繊維７３又はフィラメントを含む。これらの繊維７３又はフィラメントの強度は、それらがドラム上で置き換わる金属材料と等価なものとすることができるが、その重量は、約１／３である。繊維７３又はフィラメントは、円周方向のフープ歪みを支持し、それにより、レダンダント構成が得られる。繊維又はフィラメントが破断した場合でも、割れが伝播することはない。商業飛行では、回転部品には寿命限界が設けられており、このことは、複合繊維材料の回転部品についても同様になっている。寿命限界値に達した場合には、使用済み複合繊維製リングは、取外し、ドラムの周りに新しいリングを巻付けるか又はその他の方法で配置することができる。
【００１９】
当技術分野では、使用可能である多くの繊維又はフィラメントが存在しておりかつ良く知られている。幾つかの例示的な複合繊維材料が、米国特許第３，５５４，６６７号、第３，６２５，６３４号、第３，７６５，７９６号、第５，６３２，６００号及び第６，２１３，７２０号に開示されている。複合繊維材料製リング７２は、適当な一体形マトリックス内に配置された複数の円周方向に延びる補強構造繊維７３又はフィラメントを含む軽量かつ高強度複合材料とすることができる。複合繊維材料製リング７２は、マトリックス材料内に埋込まれた１つ又はそれ以上の円周方向に巻付けられたフィラメントを含むことができ、またフィラメント及びマトリックスは、カーボンで製造することができる。その他の実施可能なフィラメント及びマトリックス材料の実施例には、サファイア−ニッケル、ホウ素−チタニウム、及び黒鉛−黒鉛がある。フィラメントは、ドラムの周りに引張り状態で巻付けられ、かつ乾式又は湿式とすることができる。湿式フィラメントは、マトリックス材料で覆われるか又はその他の方法でマトリックス材料を含有するフィラメントである。湿式フィラメントは、巻付けた後に硬化させて、硬質の複合繊維材料製リング７２を形成する。
【００２０】
第１及び第２のベーン段６２、６４のブースタベーン６５は、前方フレームつまりファンフレーム３４に固定連結された非回転シェル６９又はその他の環状構造体から半径方向外向きに延びる。第１、第２及び第３のブースタブレード列４８、５０、５２は、第１及び第２のベーン列６６、６８と交差指状に配置される。従って、エンジンが加速した時、ブースタブレード１７は、半径方向外向きに付勢されるが、非回転シェル６９は半径方向において所定の位置に留まり、従ってシェルに対するブレードの摩擦を減少又は回避させる。このことは次に、ブースタ１６の堅牢かつ軽量な設計を可能にする。第２のファン段６の第２のファンブレード列１５のファンブレード１４は、ブースタ１６の半径方向外側に取付けられ、かつ回転ドラム４６に連結される。
【００２１】
図１を参照すると、ファンセクション１２に後続して、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８、燃焼器２０及び二重反転低圧タービン（ＬＰＴ）２６が配置され、燃焼器２０は、燃料をＨＰＣ１８によって加圧された空気５と混合して燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスは、高圧タービン（ＨＰＴ）２４及びＬＰＴ２６を通って下流方向に流れ、ＬＰＴ２６から出てエンジン１０から放出される。高圧シャフト２７は、ＨＰＴ２４をＨＰＣ１８に接合して第１のロータつまり高圧ロータ３３を実質的に形成する。高圧圧縮機１８、燃焼器２０及び高圧タービン２４は、まとめてコアエンジン２５と呼ばれるが、コアエンジン２５には、本特許では高圧シャフト２７が含まれる。
【００２２】
ファンケーシング１１及び回転環状半径方向内側バイパスダクト壁９が半径方向の境界となったバイパスダクト２１が、ブースタ１６とコアエンジン２５の高圧圧縮機１８へのコアエンジン吸入ダクト１９とを囲む。バイパスダクト２１は、ファンケーシング１１及び環状半径方向内側バイパスダクト壁９がその半径方向の境界になっている。半径方向内側バイパスダクト壁９は、第２のファンブレード列１５に固定取付けされた回転ドラム４６を有する回転壁セクション２２を含む。第２のファンブレード列１５は、バイパスダクト２１の内部で半径方向に配置され、またファンブレード１４は、回転壁セクション２２から半径方向外向きに延び、かつ回転ドラム４６の半径方向外側に設置される。
【００２３】
吸入ダクト１９は、第１のファン段４及び第１のファンブレード列１３の軸方向後方及び下流に設置された入口２３５を有しており、この入口２３５は、第１のファン段４から流出しかつ吸入ダクト１９に流入しさらに高圧圧縮機１８及びコアエンジン２５内に流れるファン空気流１２６のコア部分１２４から、滑走路からのデブリ（ＦＯＤ）、塵埃、粒子及び氷が遠心分離されるのを可能にする。ブースタブレード１７及びベーン６５は、吸入ダクト１９を横切って配置される。
【００２４】
図１及び図３を参照すると、ガスタービンエンジンロータ組立体の別の例示的かつ代表的なものである二重反転低圧タービン２６は、後方低圧内側円錐形シャフト延長部１３２によって低圧内側シャフト１３０に対して回転可能に取付けられた環状外側ドラム１３６を含む。外側ドラム１３６は、該外側ドラム１３６から半径方向内向きに延びる第１の低圧タービンブレード１６０を有する複数の第１の軸方向に間隔を置いて配置された低圧タービンブレード列１３８を含む。外側ドラム１３６は、後方低圧内側円錐形シャフト延長部１３２にボルト止めされた第１の低圧タービンブレード列１３８の最終段１３９から片持ち支持されている。
【００２５】
図３を参照すると、複合繊維材料製リング７２は、回転外側ドラム１３６の半径方向外表面７４の周りにかつ第１の軸方向に間隔を置いて配置された低圧タービンブレード列１３８の第１の低圧タービンブレード１６０の半径方向外側に配置される。複合繊維材料製リング７２は、第１の低圧タービンブレード列１３８とほぼ軸方向に整列しており、かつ外側ドラム１３６の半径方向内表面８４における第１の低圧タービンブレード１６０のブレード基部７８でのブレード幅ＢＷよりも小さい幅であるリング幅ＲＷを有する。リング幅ＲＷは、必ずしもドラム１３６の半径方向内表面８４におけるブレード幅ＢＷよりも小さい幅である必要はない。
【００２６】
図１を参照すると、二重反転低圧タービン２６はまた、後方低圧外側円錐形シャフト延長部１４２によって低圧外側シャフト１４０に対して回転可能に取付けられた環状低圧内側ドラム１４６を含む。内側ドラム１４６は、該内側ドラム１４６から半径方向外向きに延びかつ互いに軸方向に間隔を置いて配置された第２の低圧タービンブレード１６２を有する複数の第２の低圧タービンブレード列１４８を含む。第１の低圧タービンブレード列１３８は、第２の低圧タービンブレード列１４８と交差指状に配置される。
【００２７】
低圧外側シャフト１４０は、内側ドラム１４６をブースタ１６に駆動連結し、このブースタ１６に対して第２のファンブレード列１５が連結される。ブースタ１６及び第２のファンブレード列１５は、前方円錐形外側シャフト延長部１４３によって低圧外側シャフト１４０に連結される。低圧外側シャフト１４０、内側ドラム１４６、第２のファンブレード列１５及びブースタ１６は、低圧外側ロータ２０２の主要構成要素である。低圧内側シャフト１３０は、外側ドラム１３６を第１のファンブレード列１３に駆動連結する。第１のファンブレード列１３は、前方円錐形内側シャフト延長部１３３によって低圧内側シャフト１３０に連結される。低圧内側シャフト１３０、外側ドラム１３６及び第１のファンブレード列１３は、低圧内側ロータ２００の主要構成要素である。それぞれ低圧内側及び外側シャフト１３０、１４０は、少なくとも部分的に高圧ロータ３３と同軸にかつ該高圧ロータ３３の半径方向内側に回転可能に配置される。
【００２８】
低圧外側ロータ２０２は、前方円錐形外側シャフト延長部１４３を介して、第１の軸受支持構造体４４内に取付けられた後方スラスト軸受４３及び第２の軸受支持構造体４７内に取付けられたローラ軸受である第２の軸受３６によってファンフレーム３４により軸方向及び半径方向に回転可能に支持される。低圧内側ロータ２００は、前方円錐形内側シャフト延長部１３３を介して、前方円錐形外側シャフト延長部１４３の前方に延びる延長部５６と該前方円錐形内側シャフト延長部１３３との間に取付けられた前方差動スラスト軸受５５によってファンフレーム３４により軸方向及び半径方向に回転可能に支持される。低圧内側ロータ２００はさらに、低圧内側シャフト１３０と低圧外側シャフト１４０との間のローラ軸受である前方差動軸受２０８によってファンフレーム３４により半径方向に回転可能に支持される。第１及び第２の軸受支持構造体４４、４７は、ファンフレーム３４に固定取付けされる。ファンケーシング１１は、ファンフレーム支柱３５によってファンフレーム３４に対して固定連結される。
【００２９】
低圧外側ロータ２０２は、低圧外側シャフト１４０に連結された後方低圧外側円錐形シャフト延長部１４２を介して、タービン間フレーム６０内の第３の軸受７６によって半径方向に回転可能に支持される。第３の軸受７６は、タービン間フレーム６０の後方部分１１０に取付けられた後方軸受支持構造体９７と後方低圧外側円錐形シャフト延長部１４２の前方内側延長部１９０との間に配置される。低圧外側ロータ２０２は、第３の軸受７６によって最後方で回転可能に支持される。ＨＰＴ２４及びＬＰＴ２６の軸方向間に設置されたタービン間フレーム６０は、低圧タービン２６全体を実質的に支持する。
【００３０】
低圧内側ロータ２００は、低圧内側シャフト１３０に連結された後方低圧内側円錐形シャフト延長部１３２を介して、低圧外側ロータ２０２の後方低圧外側円錐形シャフト延長部１４２によって半径方向に回転可能に支持される。差動軸受１４４（シャフト間軸受とも呼ばれる）が、後方低圧外側円錐形シャフト延長部１４２の後方内側延長部１９２と後方低圧内側円錐形シャフト延長部１３２の外側延長部１９４との間に配置される。これにより、低圧内側及び外側ロータ２００、２０２が互いに逆方向に回転する（二重反転する）ことが可能になる。
【００３１】
高圧ロータ３３の高圧圧縮機１８の前方高圧端部７０は、ファンフレーム３４に取付けられた軸受組立体支持構造体８２内に取付けられた軸受組立体８０によって半径方向に回転可能に支持される。高圧ロータ３３の後方端部９２は、タービン間フレーム６０の前方部分１０８に取付けられた前方軸受支持構造体９６内に取付けられた第５の軸受９４によって後方で半径方向に回転可能に支持される。前方及び後方軸受支持構造体９６、９７は、タービン間フレーム６０のそれぞれ前方及び後方部分１０８、１１０に固定接合されるか又は取付けられかつ軸方向に間隔を置いて配置される。タービン間フレーム６０のそれぞれ前方及び後方部分１０８、１１０は、構造リング８８によって分離される。
【００３２】
ＬＰＴ２６の後方には、出口案内ベーン組立体１５０が設置され、この出口案内ベーン組立体１５０は、低圧タービンケーシング５４と環状ボックス構造体１５４との間で半径方向内向きに延びる固定出口案内ベーン１５２の列を支持する。出口案内ベーン組立体１５０は、ＬＰＴ２６から流出するガス流の渦流を取除く。連結された低圧タービンケーシング５４は、ＨＰＴ２４及びＬＰＴ２６間のタービン間移行ダクト１１４の端部においてエンジンケーシング４５にボルト止めされる。ドーム状カバープレート１５６が、環状ボックス構造体１５４にボルト止めされる。
【００３３】
図４及び図５に概略的に示すのは、二重反転ブースタ２１６を備えた航空機用ターボファンガスタービンエンジン１０の例示的な実施形態であり、この二重反転ブースタ２１６は、第１及び第２の二重反転ブレード列２２９、２３１内に二重反転ブースタブレード２１７の第１及び第２の二重反転の組２１８、２２１を備えている。二重反転ブースタブレード２１７の第１の組２１８は、第１の回転ブースタドラム２４６から半径方向内向きに延び、また二重反転ブースタブレード２１７の第２の組２２１は、第２の回転ブースタドラム２４８から半径方向外向きに延びる。第１の二重反転ブレード列２２９の１つ又はそれ以上は、第２の二重反転ブレード列２３１の１つ又はそれ以上と交差指状に配置される。第１及び第２の回転ブースタドラム２４６、２４８は、図４に示すように、それぞれ第１及び第２の二重反転ファン段４、６に連結されかつ該第１及び第２の二重反転ファン段４、６と共に回転可能である。
【００３４】
図５をより具体的に参照すると、複合繊維材料製リング７２は、第１のドラム２４６の半径方向外表面７４の周りにまた第１の回転ブースタドラム２４６から半径方向内向きに延びるブースタブレード２１７の半径方向外側に配置される。複合繊維材料製リング７２は、第１の回転ブースタドラム２４６から半径方向内向きに延びるブースタブレード２１７とほぼ軸方向に整列している。複合繊維材料製リング７２は、第１のドラム２４６の半径方向内表面８４におけるブースタブレード１７のブレード基部７８でのブレード幅ＢＷよりも小さい幅であるリング幅ＲＷを有する。リング幅ＲＷは、必ずしもドラム２４６の半径方向内表面８４におけるブレード幅ＢＷよりも小さい幅である必要はない。
【００３５】
本発明を例示的な方法で説明してきた。使用した用語は、限定のためではなく説明のための用語の性質のものであることを意図していることを理解されたい。本明細書では、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、本明細書の教示から本発明のその他の変更形態も当業者には明らかになる筈であり、従って全てのそのような変更形態は、本発明の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして特許請求の範囲で保護されることを切望する。
【００３６】
従って、本特許によって保護されるのが望ましいものは、提出した特許請求の範囲において特定しかつ差別化した発明である。
【符号の説明】
【００３７】
２  ガスタービンエンジンロータ組立体
４  第１のファン段
５  周囲空気
６  第２のファン段
８  エンジン中心線
９  バイパスダクト壁
１０  ガスタービンエンジン
１１  ファンケーシング
１２  ファンセクション
１３  第１のファンブレード列
１４  ファンブレード
１５  第２のファンブレード列
１６  ブースタ
１７  ブースタブレード
１８  高圧圧縮機（ＨＰＣ）
１９  吸入ダクト
２０  燃焼器
２１  バイパスダクト
２２  回転壁セクション
２４  高圧タービン（ＨＰＴ）
２５  コアエンジン
２６  低圧タービン（ＬＰＴ）
２７  高圧シャフト
３３  高圧ロータ
３４  ファンフレーム
３５  フレーム支柱
３６  第２の軸受
３８  第１のブースタ段
４０  第２のブースタ段
４２  第３のブースタ段
４３  後方スラスト軸受
４４  第１の軸受支持構造体
４５  エンジンケーシング
４６  回転ドラム
４７  第２の軸受支持構造体
４８  第１のブースタブレード列
５０  第２のブースタブレード列
５２  第３のブースタブレード列
５４  低圧タービンケーシング
５５  前方差動スラスト軸受
５６  前方に延びる延長部
６０  タービン間フレーム
６２  第１のベーン段
６４  第２のベーン段
６５  ブースタベーン
６６  第１のベーン列
６８  第２のベーン列
６９  非回転シェル
７０  前方高圧端部
７２  複合繊維材料製リング
７３  繊維
７４  外表面
７６  第３の軸受
７８  ブレード基部
８０  軸受組立体
８２  軸受組立体支持構造体
８４  内表面
８８  構造リング
９２  後方端部
９４  第５の軸受
９６  前方軸受支持構造体
９７  後方軸受支持構造体
１０８  前方部分
１１０  後方部分
１１４  タービン間移行ダクト
１２４  コア部分
１２６  ファン空気流
１３０  低圧内側シャフト
１３２  後方低圧内側円錐形シャフト延長部
１３３  前方円錐形内側シャフト延長部
１３６  外側ドラム
１３８  第１の低圧タービンブレード列
１３９  最終段
１４０  低圧外側シャフト
１４２  後方低圧外側円錐形シャフト延長部
１４３  前方円錐形外側シャフト延長部
１４４  差動軸受
１４６  内側ドラム
１４８  第２の低圧タービンブレード列
１５０  出口案内ベーン組立体
１５２  出口案内ベーン
１５４  環状ボックス構造体
１５６  ドーム状カバープレート
１６０  第１の低圧タービンブレード
１６２  第２の低圧タービンブレード
１９０  前方内側延長部
１９２  後方内側延長部
１９４  外側延長部
２００  低圧内側ロータ
２０２  低圧外側ロータ
２０８  前方差動軸受
２１６  二重反転ブースタ
２１７  二重反転ブースタブレード
２１８  第１の組
２２１  第２の組
２２９  第１のブレード列
２３１  第２のブレード列
２３５  入口
２４６  第１のドラム
２４８  第２のドラム
ＲＷ  リング幅
ＢＷ  ブレード幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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