(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンに用いられ、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料とするファン動翼において、
熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、一側に負圧面を有し、他側に正圧面を有した翼体と、
前記翼体の基端側に一体形成され、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、前記ファンのファンディスクの外周面に形成された嵌合溝に嵌合可能な翼根と、
前記翼体の前縁側に設けられ、金属により構成され、前記翼体の前縁側を保護するシースと、
前記翼根の後縁及び前縁のうち少なくともいずれかに設けられ、前記エンジン流路から外れた位置に位置しており、金属により構成され、自身の弾性力によって前記翼根を厚み方向の両側から挟持するように構成された挟持クリップと、を具備したことを特徴とするファン動翼。
【請求項２】
航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンに用いられ、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料とするファン動翼において、
熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、一側に負圧面を有し、他側に正圧面を有した翼体と、
前記翼体の基端側に一体形成され、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、後縁側及び前縁側のうちの少なくともいずれかに前縁側と後縁側を結ぶ方向に沿って徐々に薄くなる被嵌合部が形成され、前記ファンのファンディスクの外周面に形成された嵌合溝に嵌合可能な翼根と、
前記翼体の前縁側に設けられ、金属により構成され、前記翼体の前縁側を保護するシースと、
前記翼根の後縁及び前縁のうち少なくともいずれかに設けられ、前記エンジン流路から外れた位置に位置しており、金属により構成され、前記翼根の前記被嵌合部に嵌合可能な凹状の嵌合部が形成され、前記嵌合部と前記翼根の前記被嵌合部との嵌合によって前記翼根を厚み方向の両側から挟持するように構成された挟持キャップと、を具備したことを特徴とするファン動翼。
【請求項３】
航空機エンジンのエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンにおいて、
前記エンジンケース内に軸心周りに回転可能に設けられ、外周面に複数の嵌合溝が形成されたファンディスクと、
前記ファンディスクの各嵌合溝に嵌合して設けられ、請求項１又は請求項２に記載のファン動翼と、を具備したことを特徴とするファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンに用いられるファン動翼等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機エンジンの分野において、熱硬化性樹脂と強化繊維との複合材料（ＦＲＰ）が軽量で高強度を有する素材として注目されており、熱硬化性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料とするファン動翼について種々の開発がなされている（特許文献１〜特許文献４参照）そして、先行技術に係るファン動翼の内容は、次のようになる。
【０００３】
先行技術に係るファン動翼は、翼体を具備しており、この翼体は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂と炭素繊維等の強化繊維との複合材料により構成されてあって、厚み方向（翼体の厚み方向）に積層構造（多層構造）になっている。また、翼体は、一側に、負圧面（背面）を有してあって、他側に、正圧面（腹面）を有している。
【０００４】
翼体の基端側には、翼根が一体形成されており、この翼根は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂と炭素繊維等の強化繊維との複合材料により構成されてあって、厚み方向（翼根の厚み方向）に積層構造になっている。また、翼根は、ファンのファンディスクの外周面に形成された嵌合溝（嵌合切欠）に嵌合可能である。
【０００５】
翼体の前縁側には、翼体の前縁側を保護するシースが設けられており、このシースは、金属により構成されている。更に、翼体の後縁側には（又は先端縁側から後縁側にかけて）、翼体を補強するガードが設けられることもあり、このガードは、シースと同様に、金属により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−６８４９３号公報
【特許文献２】特開２００８−３２０００号公報
【特許文献３】特開平９−２１７６０２号公報
【特許文献４】米国特許第５３７５９７８明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、翼根は翼体に比べて積層数が多く、翼根の後縁及び前縁において積層（積層構造）が露出しているため、エンジンケース内に吸い込まれた鳥等の異物がファン動翼の前縁に衝突（着撃）した際に、その衝突エネルギーによって翼根の層間剥離を招くことがある。このような場合には、ファン動翼の曲げ剛性が低下して、ファン動翼の耐久性を高めることが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のファン動翼等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンに用いられ、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料とするファン動翼において、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造（多層構造）になっており、一側に負圧面（背面）を有し、他側に正圧面（腹面）を有した翼体と、前記翼体の基端側に一体形成され、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、前記ファンのファンディスクの外周面に形成された嵌合溝（嵌合切欠）に嵌合可能な翼根と、前記翼体の前縁側に設けられ、金属により構成され、前記翼体の前縁側を保護するシースと、前記翼根の後縁及び前縁のうち少なくともいずれかに設けられ、前記エンジン流路から外れた位置に位置しており、金属により構成され、自身の弾性力によって前記翼根を厚み方向の両側から挟持するように構成された挟持クリップと、を具備したことを要旨とする。
【００１０】
なお、「ファン動翼」とは、狭義のファン動翼にだけでなく、エンジンケース内に空気を取入れる最も上流側の圧縮機動翼を含む意である。
【００１１】
第１の特徴によると、前記翼根の後縁及び前縁の少なくともいずれかに前記翼根を厚み方向の両側から挟持する前記挟持クリップが設けられているため、前記航空機エンジンの稼働中に、前記挟持クリップを前記エンジン流路に位置させることなく、前記挟持部材によって前記翼根の層間剥離を十分に抑制することができる。
本発明の第２の特徴は、航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンに用いられ、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料を構成材料とするファン動翼において、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、一側に負圧面を有し、他側に正圧面を有した翼体と、前記翼体の基端側に一体形成され、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成され、厚み方向に積層構造になっており、後縁側及び前縁側のうちの少なくともいずれかに前縁側と後縁側を結ぶ方向に沿って徐々に薄くなる被嵌合部が形成され、前記ファンのファンディスクの外周面に形成された嵌合溝に嵌合可能な翼根と、前記翼体の前縁側に設けられ、金属により構成され、前記翼体の前縁側を保護するシースと、前記翼根の後縁及び前縁のうち少なくともいずれかに設けられ、前記エンジン流路から外れた位置に位置しており、金属により構成され、前記翼根の前記被嵌合部に嵌合可能な凹状の嵌合部が形成され、前記嵌合部と前記翼根の前記被嵌合部との嵌合によって前記翼根を厚み方向の両側から挟持するように構成された挟持キャップと、を具備したことを要旨とする。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、航空機エンジンにおけるエンジンケース内に形成されたエンジン流路に空気を取入れるファンにおいて、前記エンジンケース内に軸心周りに回転可能に設けられ、外周面に複数の嵌合溝（嵌合切欠）が形成されたファンディスクと、前記ファンディスクの各嵌合溝に嵌合して設けられ、第１の特徴からなるファン動翼と、を具備したことを要旨とする。
【００１３】
第２の特徴によると、第１の特徴による作用を奏する他に、前記航空機エンジンの稼動によって前記ファンディスクを回転させることにより、複数の前記ファン動翼を前記ファンディスクと一体的に回転させて、前記エンジンケース内に空気を取入れることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記航空機エンジンの稼働中に、前記挟持クリップ又は前記挟持キャップを前記エンジン流路に位置させることなく、前記挟持クリップ又は前記挟持キャップによって前記翼根の層間剥離を十分に抑制できるため、前記ファン動翼の空力性能の低下を招くことなく、前記ファン動翼の曲げ剛性を維持して、前記ファン動翼の耐久性を十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るファン動翼の側面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るファン動翼の基端側部分（ハブ側部分）を後から見た斜視図、図２（ｂ）は、図１におけるIIB-IIB線に沿った拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る航空機エンジンの前側部分の半側断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るファン動翼の基端側部分の斜視図、図４（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るファン動翼の基端側部分を下か見た斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係るファン動翼の基端側部分を下から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図３を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向をそれぞれ指してある。
【００１７】
図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るファン１は、航空機エンジンにおけるエンジンケース３内に形成されたエンジン流路５に空気を取入れるものである。ここで、エンジンケース３は、筒状のコアカウル７と、筒状のコアカウル７の外側に複数（１つのみ図示）のストラット９を介して囲むように設けられた筒状のナセル１１とからなっている。また、エンジン流路５は、途中から、コアカウル７の内側に形成された環状（筒状）のコア流路（主流路）１３と、ナセル１１の内側とコアカウル７の外側との間に形成された環状（筒状）のバイパス流路１５とに分岐してある。そして、本発明の第１実施形態に係るファン１の構成等について簡単に説明すると、次のようになる。
【００１８】
コアカウル７の前部には、ファンディスク１７がベアリング１９を介して回転可能に設けられており、このファンディスク１７は、ファン１の後方に配設された低圧タービン（図示省略）の複数段の低圧タービンロータ（図示省略）に同軸状に一体的に連結してある。また、ファンディスク１７の外周面には、複数の嵌合溝（嵌合切欠）２１が等間隔に形成されている。
【００１９】
ファンディスク１７の各嵌合溝２１には、ファン動翼２３が嵌合して設けられており、各ファン動翼２３は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料（ＦＲＰ）を構成材料としている。また、ファンディスク１７の各嵌合溝２１の底面（奥面）とファン動翼２３の間には、複数のスペーサ２５が設けられている。そして、ファンディスク１７の前側には、複数のファン動翼２３を前方から保持する環状のフロントリテーナ２７が一体的に設けられており、ファンディスク１７の後側には、複数のファン動翼２３を後方から保持する環状のリアリテーナ２９が一体的に設けられている。なお、フロントリテーナ２７は、空気を案内するノーズコーン３１に一体的に連結されており、リアリテーナ２９は、ファン１の後側に配設された低圧圧縮機３３における低圧圧縮機ロータ３５に同軸状に一体的に連結してある。
【００２０】
従って、航空機エンジンの稼働によりファンディスク１７を回転させることにより、複数のファン動翼２３をファンディスク１７と一体的に回転させて、エンジン流路５（コア流路１３及びバイパス流路１５）に空気を取入れることができる。
【００２１】
続いて、本発明の第１実施形態に係るファン動翼２３の構成について説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、ファン動翼２３は、前述のように、ファン１に用いられるものであって、翼体３７を具備しており、この翼体３７は、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と炭素繊維，アラミド繊維，又はガラス繊維等の強化繊維との複合材料により構成されてあって、厚み方向（翼体３７の厚み方向）に積層構造（多層構造）になっている。また、翼体３７は、一側に、負圧面（背面）３９を有してあって、他側に、正圧面（腹面）４１を有している。そして、翼体３７の負圧面３９の前縁側には、第１凹部（第１段差部）４３が形成されており、翼体３７の正圧面４１の前縁側には、第２凹部（第２段差部）４５が形成されている。
【００２３】
なお、翼体３７が熱硬化性樹脂と強化繊維との複合材料により構成される代わりに、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成されるようにしても構わない。
【００２４】
翼体３７の基端側には、翼根４７が一体形成されており、この翼根４７は、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と炭素繊維，アラミド繊維，又はガラス繊維等の強化繊維との複合材料により構成されてあって、厚み方向（翼根４７の厚み方向）に積層構造（多層構造）になっている。また、翼根４７は、ファンディスク１７に嵌合可能なダブテール４９を有している。
【００２５】
なお、翼根４７が熱硬化性樹脂と強化繊維との複合材料により構成される代わりに、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料により構成されるようにしても構わない。
【００２６】
ここで、翼体３７と翼根４７の境界部は、エンジン流路５の流路面５ｆに位置している。
【００２７】
翼体３７の前縁側には、翼体３７の前縁側を保護するシース５１が設けられており、このシース５１は、チタン合金等の金属により構成されている。また、シース５１は、翼体の前縁側を覆うシース本体５３を備えており、このシース本体５３は、前方に向かって徐々に薄くなっている。そして、シース本体５３の後縁の一側には、第１接合片５５が一体形成されており、この第１接合片５５は、翼体３７の第１凹部４３にシート状の接着剤を介して接合されている。更に、シース本体５３の後縁の他側には、第２接合片５７が一体形成されており、この第２接合片５７は、翼体３７の第２凹部４５にシート状の接着剤を介して接合されている。
【００２８】
翼根４７の後縁には、挟持クリップ（挟持部材の一例）５９がシート状の接着剤を介して設けられており、この挟持クリップ５９は、自身の弾性力（挟持クリップ５９の弾性力）によって翼根４７を厚み方向（翼根４７の厚み方向）の両側から挟持するものであって、チタン合金等の金属により構成されている。また、挟持クリップ５９は、翼根４７の後縁を覆うクリップ本体６１を備えており、このクリップ本体６１の一側には、翼根４７の一側面に圧接可能な第１挟持片６３が一体形成されてあって、クリップ本体６１の他側には、翼根４７の他側面に圧接可能な第２挟持片６５が一体形成されている。
【００２９】
なお、翼根４７の後縁に挟持クリップ５９が設けられる代わりに、或いは設けられる他に、翼根４７の前縁に挟持クリップ５９が設けられるようにしても構わない。
【００３０】
続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３１】
翼根４７の後縁及び前縁の少なくともいずれかに自身の弾性力によって翼根４７を厚み方向の両側から挟持する挟持クリップ５９が設けられているため、航空機エンジンの稼働中に、挟持クリップ５９をエンジン流路５に位置させることなく、挟持クリップ５９によって翼根４７の層間剥離を十分に抑制することができる。
【００３２】
従って、本発明の第１実施形態によれば、ファン動翼２３の空力性能の低下を招くことなく、ファン動翼２３の曲げ剛性を維持して、ファン動翼２３の耐久性を十分に高めることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図４（ａ）（ｂ）及び図５を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向をそれぞれ指してある。
【００３４】
図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すように、本発明の第２実施形態に係るファン動翼６７は、ファン１に用いられるものであって、本発明の第１実施形態に係るファン動翼２３と同様の構成要素を有している。以下、本発明の第２実施形態に係るファン動翼６７の構成のうち、本発明の第１実施形態に係るファン動翼２３と異なる部分について説明する。なお、本発明の第２実施形態に係るファン動翼６７における複数の構成要素のうち、本発明の第１実施形態に係るファン動翼２３における構成要素と対応するものについては、図中に同一番号を付する。
【００３５】
翼根４７（ダブテール４９）の後縁側には、被嵌合部６９が形成されており、この被嵌合部６９は、後方向に向かって徐々に薄くなっている。また、翼根４７の後縁には、挟持キャップ（挟持部材の一例）７１がシート状の接着剤を介して設けられており、この挟持キャップ７１には、翼根４７の被嵌合部６９に嵌合可能な凹状の嵌合部７３が形成されている。また、挟持キャップ７１は、嵌合によって翼根４７を厚み方向（翼根４７の厚み方向）の両側から挟持するものであって、チタン合金等の金属により構成されている。
【００３６】
なお、翼根４７の後縁に挟持キャップ７１が設けられる代わりに、或いは設けられる他に、翼根４７の前縁に挟持キャップ７１が設けられるようにしても構わない。
【００３７】
続いて、本発明の第２実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３８】
翼根４７の後縁及び前縁のうち少なくともいずれかに嵌合によって翼根４７を厚み方向の両側から挟持する挟持キャップ７１が設けられているため、航空機エンジンの稼働中に、挟持キャップ７１をエンジン流路５に位置させることなく、挟持キャップ７１によって翼根４７の層間剥離を十分に抑制することができる。
【００３９】
従って、本発明の第２実施形態によれば、ファン動翼６７の空力性能の低下を招くことなく、ファン動翼６７の曲げ剛性を維持して、ファン動翼６７の耐久性を十分に高めることができる。
【００４０】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、例えば、翼体３７の後縁側又は先端縁側から後縁側にかけて翼体３７を補強するガードが設けられるようにする等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００４１】
１      ファン
３      エンジンケース
５      エンジン流路
５ｆ    流路面
７      コアカウル
１１      ナセル
１３      コア流路
１５      バイパス流路
１７      ファンディスク
２１      嵌合溝
２３      ファン動翼
３７      翼体
３９      負圧面（背面）
４１      正圧面（腹面）
４７      翼根
４９      ダブテール
５１      シース
５９      挟持クリップ
６１      クリップ本体
６３      第１挟持片
６５      第２挟持片
６７      ファン動翼
６９      被嵌合部
７１      挟持キャップ
７３      嵌合部
【図１】
0005614131.tif 000002
【図２】
0005614131.tif 000003
【図３】
0005614131.tif 000004
【図４】
0005614131.tif 000005
【図５】
0005614131.tif 000006