(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁、後縁、圧力側及び吸込み側を持つ金属のエーロフォイルと、
前記圧力側又は吸込み側の少なくとも一方に、レーザ衝撃ピーニングを加えた面とを有し、
前記レーザ衝撃ピーニングを加えた面は前記前縁又は後縁の少なくとも一部分に沿って半径方向に伸びると共に、前記前縁又は後縁から弦方向に伸びており、更に、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ領域が、前記レーザ衝撃ピーニングを加えた面からエーロフォイルの中に入り込んでいるガスタービン機関の部品。
【請求項２】
前記残留圧縮応力を持つ領域が、前記エーロフォイルの両側を同時にレーザ衝撃ピーニングにかけることによって形成される請求項１記載のガスタービン機関の部品。
【請求項３】
前記レーザ衝撃ピーニングを加えた面は、前記前縁から弦方向に所定距離である請求項１記載のガスタービン機関の部品。
【請求項４】
前記ガスタービン機関の部品が、圧縮機の羽根である請求項１乃至３のいずれか一項記載のガスタービン機関の部品。
【請求項５】
前記ガスタービン機関の部品が、修理された圧縮機の羽根である請求項１乃至４のいずれか一項記載のガスタービン機関の部品。
【請求項６】
圧力側、吸込み側、前縁及び後縁を持つ金属のエーロフォイルと、
前記圧力側又は吸込み側の一方側の両方の縁に、前記一方の縁に沿って半径方向に且つ前記両方の縁から弦方向に伸びる第１のレーザ衝撃ピーニングを加えた面と、
前記圧力側又は吸込み側の他方側の両方の縁に、該他方の縁に沿って半径方向に並びに前記両方の縁から弦方向に伸びる第２のレーザ衝撃ピーニングを加えた面と、
前記第１及び第２のレーザ衝撃ピーニングを加えた面に形成された、前記エーロフォイルの中に入り込む、深い残留圧縮応力を持つ領域と
を有するガスタービン機関の圧縮機の羽根。
【請求項７】
前記残留圧縮応力を持つ領域が、前記金属のエーロフォイルの両側を同時にレーザ衝撃ピーニングにかけることによって形成される請求項６記載のガスタービン機関の圧縮機の羽根。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連する特許出願】
この出願は、１９９４年１０月６日に出願され、出願人に譲渡されていて、三人の発明者がこの出願と共通である係属中の米国特許出願通し番号第０８／３１９，３４６号、発明の名称「ターボ流体機械に対するレーザ衝撃ピーニングを加えた回転子部品」の関連する主題を扱うものである。
【０００２】
この出願は、１９９５年１月１０日に出願され、出願人に譲渡され、この出願と発明者を共通にする係属中の米国特許出願通し番号第０８／（出願人控え番号１３ＤＶ−１２１４１）、発明の名称「レーザ衝撃ピーニングを加えたガスタービン機関のファンの羽根の縁」の関連する主題を取扱う。
この出願は、１９９４年１２月２２日に出願され、出願人に譲渡され、一人の発明者がこの出願と共通である係属中の米国特許出願通し番号第０８／３６３，３６２号、発明の名称「飛行形レーザ衝撃ピーニング」の関連する主題を取扱う。
【０００３】
この出願は、１９９４年１２月に出願され、出願人に譲渡され、発明者がこの出願と共通である係属中の米国特許出願通し番号第０８／（出願人控え番号１３ＤＶ−１２１４８）、発明の名称「レーザ衝撃ピーニングを加えたガスタービン機関の圧縮機の羽根の縁に対する歪み制御」の関連する主題を取扱う。
【０００４】
【発明の背景】
【０００５】
【発明の分野】
この発明はガスタービン機関の回転子のエーロフォイル、更に具体的に云えば、レーザ衝撃ピーニングによって加えられた局在化した残留圧縮応力を持つ圧縮機のエーロフォイルの前縁及び後縁に関する。
【０００６】
【関連技術の説明】
ガスタービン機関、特に航空機用ガスタービン機関の回転子は高い回転速度で運転され、この速度によって、羽根及びベーンのエーロフォイル内に強い張力及び振動応力の場が生じ、それが圧縮機の羽根を異物損傷（ＦＯＤ）並びにその他の種類の振動に関連する損傷を受け易くする。ベーンの伴流、入口圧力の歪み並びにその他の空気力学的な現象によっても、振動が起こり得る。このＦＯＤによって、特に圧縮機の羽根のエーロフォイルの前縁及び後縁に、刻み目及び裂け目が生じ、従って応力集中が起こる。こう云う刻み目及び裂け目が強い応力集中又は応力上昇部分の源となり、振動応力による高サイクル疲労（ＨＣＦ）の為に、こう云う羽根の寿命を著しく制限する。エーロフォイル及び羽根の損傷の結果、破損した羽根又は羽根の一片が切離されたことによって、機関の損失が起こることがある。圧縮機の羽根を一新する並びに／又は交換することは費用がかゝり、従って回転子の能力を高めること、特に航空機用機関の圧縮機の羽根の寿命を伸ばす手段があれば、非常に望ましい。圧縮機の羽根の寿命を伸ばすと云う問題に対するこの発明の解決策は、エーロフォイルの縁に於ける応力集中の余裕を見込んで応力レベルを下げることにより、適切な余裕を設計するものである。典型的には、これは、エーロフォイルの前縁に沿って局部的に厚さを厚くすることによってなされるが、そうすると圧縮機の羽根に望ましくない重量が増え、この空気力学的な性能に悪影響がある。別の方法は、羽根のダンパを使って、羽根の運動力学を管理することである。ダンパは高価であって、羽根を非常に厳しいＦＯＤから保護することが出来ない。こう云う設計は費用がかゝり、当然ながら顧客の満足をそこなう。
【０００７】
従って、現在の圧縮機の羽根よりも、低サイクル及び高サイクルの両方の疲労に一層よく抵抗することが出来る様な、より長持ちする圧縮機の羽根を設計並びに構成することが非常に望ましい。この発明はこの目的に向かって、圧縮機の羽根の前縁、並びに随意選択によっては後縁の面にレーザ衝撃ピーニングを加えることによって加えられた深い残留圧縮応力を持つ領域を圧縮機の羽根に持たせる。
【０００８】
この発明のレーザ衝撃ピーニングによって加えられた深い残留圧縮応力を持つ領域は、米国特許第５，２３５，８３８号、発明の名称「真の工作物の形直し又は矯正を行う方法と装置」に記載されている様に、工作物を局部的に加熱して硬化する為にレーザ・ビームを用いた硬化作業によって誘起された、局部的に区切られた残留圧縮応力を持つ工作物の表面層区域と混同してはならない。この発明は、大エネルギのパルス・レーザからの多数の放射パルスを使って、米国特許第３，８５０，６９８号、発明の名称「材料の性質の変更」、同第４，４０１，４７７号、発明の名称「レーザ衝撃処理」及び同第５，１３１，９５７号、発明の名称「材料の性質」に記載された方法と同様に、工作物の表面に衝撃波を発生する。普通理解されている、そしてこの明細書で使われるレーザ・ピーニングは、レーザ・ビーム源からのレーザ・ビームを利用して、面の一部分に強い局在化した圧縮力を発生することを意味する。レーザ・ピーニングは、工作物の外面に圧縮応力を加えた保護層を作る為に利用されており、これは、米国特許第４，９３７，４２１号、発明の名称「レーザ・ピーニング装置及び方法」に記載されている様に、疲労破壊に対する工作物の抵抗力をかなり強めることが知られている。しかし、従来、この発明で取り上げる様な種類の圧縮機の羽根の前縁及び後縁も、それを作る方法も開示されていない。この発明が取り上げるのはそう云う目的である。
【０００９】
【発明の要約】
この発明はガスタービン機関の圧縮機のエーロフォイル、特に羽根のエーロフォイルを提供する。このエーロフォイルは、羽根の前縁並びに／又は後縁に沿った少なくとも１つのレーザ衝撃ピーニングを加えた面と、レーザ衝撃ピーニングを加えた面から羽根の中に入り込む、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ領域とを有する。羽根が羽根の吸込み側及び圧力側の両側にレーザ衝撃ピーニングを加えた面を持つことが好ましく、両側を同時にレーザ衝撃ピーニングにかける。この発明は新品、中古及び修理した圧縮機の羽根に使うことが出来る。
【００１０】
【利点】
この発明で得られる利点としては、強い張力及び振動応力の場の中で動作する様に設計されたものとして、圧縮機の羽根の前縁及び後縁の刻み目及び裂け目による疲労破損に一層よく耐えることが出来ると共に、従来通りに構成された圧縮機の羽根よりも寿命を長くしたガスタービン機関の羽根を安全に構成することが出来ることが挙げられる。この発明の別の利点は、普通行われている様に、前縁及び後縁に沿って厚さを厚くすることなく、従って羽根に望ましくない重量が加わるのを避けながら、商業的に受入れることの出来る様な長さの寿命を持つ圧縮機の羽根を構成することが出来ることである。前縁及び後縁に沿って厚さを厚くせずに圧縮機の羽根を構成することの別の利点は、一層薄手の前縁及び後縁を持つ羽根で利用することの出来る、エーロフォイルの改良された空気力学的な性能である。この発明は、羽根の手入れ並びに／又は交換の回数を減らす為に、能力を高めた新品及び手入れをした圧縮機の羽根を提供すること、並びに特に圧縮機の羽根の寿命を伸ばすことが出来る様にする。この発明は圧縮機の羽根及び機関の重量を増加する様な、前縁区域を太らせることなく、ＦＯＤ又はその他の圧縮機の羽根の損傷を見込んだ振動応力に対する能力を高めることによって、航空機用機関の圧縮機の羽根を適切な余裕をもって設計することが出来る様にする。この発明は、現在しばしば行われ又は必要とされている様に、疑いのある圧縮機の羽根の高価な設計し直しの努力や頻繁な交換を避けながら、古い形式のガスタービン機関の圧縮機の羽根の安全で信頼性のある動作を保証する為に、現存の圧縮機の羽根を手入れする為に有利に用いることが出来る。
【００１１】
この発明の上記並びにその他の面及び特徴は、以下図面について説明する所から明らかになろう。
【００１２】
【発明の詳しい説明】
図１には、この発明の１実施例による圧縮機の羽根８の形をした一例としての航空機用ガスタービン機関の部品を含む航空機用ガスタービン機関１０が略図で示されている。ガスタービン機関１０が、機関の中心線１１の周りに円周方向に配置されていて、流れに対して直列に、ファン部分１２、高圧圧縮機１６、燃焼部分１８、高圧タービン２０及び低圧タービン２２を含む。燃焼部分１８、高圧タービン２０及び低圧タービン２２は、機関１０の高温部分と呼ばれる場合が多い。高圧回転子軸２４が、高圧タービン２０を高圧圧縮機１６に駆動関係をもって接続し、低圧回転子軸２６が低圧タービン２２をファン部分１２に駆動接続する。燃焼部分１８で燃料を燃焼させて、非常に高温のガス流２８を発生し、それが高圧及び低圧タービン２０、２２に通されて、機関１０の動力とする。ファン部分１２を通過する空気の一部分を側路ダクト３０を介して高圧圧縮機１６及び高温部分を側路させる。このダクトは、ファン部分１２と高圧圧縮機１６の間に入口又は分割器３２を有する。多くの機関は、分割器３２及び高圧圧縮機１６の間で低圧回転子軸２６に装着された低圧圧縮機（図に示してない）を持っている。ファン部分１２はファンの３段１２ａ、１２ｂ、１２ｃで例示する様に、多段ファン部分であり、多くのガスタービン機関でも同じである。この発明の圧縮機の羽根８が高圧圧縮機１６内に示されているが、希望によっては低圧圧縮機で使ってもよい。
【００１３】
図２及び３について説明すると、圧縮機の羽根８が、羽根のプラットフオーム３６から羽根先端３８まで半径方向外向きに伸びるエーロフォイル３４を有する。圧縮機の羽根８が、プラットフォーム３６から根元部分４０の半径方向内側の端３７まで半径方向内向きに伸びる根元部分４０を含む。根元部分４０の半径方向内側の端３７に羽根の根元４２があり、これが羽根軸部４４によってプラットフォーム３６に接続される。エーロフォイル３４の弦Ｃは、図３に示す様に、羽根の各々の断面で、前縁ＬＥと後縁ＴＥの間の線である。エーロフォイル３４が、エーロフォイルの前縁ＬＥ及び後縁ＴＥの間で弦方向に伸びる。エーロフォイル３４の圧力側４６は、矢印で示す全体的な回転方向と向かい合っており、吸込み側４８はエーロフォイルの反対側にあり、平均線ＭＬが大体弦方向に２つの面の中間にある。エーロフォイル３４は捩れも持っていて、この為弦の角度がプラットフォーム３６に於ける第１の角度Ｂ１から先端３８に於ける第２の角度Ｂ２まで変化し、その差が角度差ＢＴによって示されている。弦の角度は、機関の中心線１１に対する弦Ｃの角度と定義される。
【００１４】
図２（Ａ）に戻って説明すると、圧縮機の羽根８が前縁部分５０を持ち、これはエーロフォイル３４の前縁ＬＥに沿って、羽根のプラットフォーム３６から羽根先端３８まで伸びる。前縁部分５０は予定の第１の幅Ｗ１を持ち、前縁部分５０が、エーロフォイル３４の前縁に沿って起こり得る刻み目５２及び裂け目を取囲む。圧縮機の羽根８が機関の運転中に回転することによって発生される遠心力により、エーロフォイルがかなりの引っ張り応力の場にさらされる。エーロフォイル３４は、機関の運転中に発生される振動の作用も受け、刻み目５２及び裂け目が高サイクル疲労応力上昇部分として作用して、その周りに余分の応力集中を生ずる。
【００１５】
刻み目及び裂け目から発生して拡がる、考えられるひゞ割れの線に沿った羽根の部分の疲労破損に対抗する為、圧力側４６及び吸込み側４８の少なくとも一方、好ましくは両方は、図３に見られる様に、レーザ衝撃ピーニングを加えた面５４、及びレーザ衝撃ピーニングを加えた面からエーロフォイル３４の中に入り込む、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ予め応力を加えた領域５６を有する。予め応力を加えた領域５６が、弦方向に、幅Ｗ１の範囲全体まで、前縁部分５０と同長であると共に、幅Ｗ１の少なくとも一部分にわたって合体する位に、深くエーロフォイル３４の中に入り込んでいることが好ましい。予め応力を加えた領域５６が、半径方向には、前縁ＬＥに沿って前縁部分５０と同長であることが示されているが、それより短く、先端３８から、前縁ＬＥに沿って、特に図２（Ｂ）に示す様に、プラットフォーム３６に向かう行程の一部分Ｌ１に沿って伸びていてもよい。これは、損傷を招く刻み目５２が先端３８の近い所で起こる傾向がある場合、特に有用である。
【００１６】
この発明は、後縁部分７０に、第２の幅Ｗ２を持つと共に後縁ＴＥに沿ったレーザ衝撃ピーニングを加えた面５４を持つ後縁ＴＥだけを持つ圧縮機の羽根構造を含む。これに関連する、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ予め応力を加えられた領域５６が、後縁部分７０でレーザ衝撃ピーニングを加えた面５４からエーロフォイル３４の中に入り込む。圧力側４６及び吸込み側４８の少なくとも一方、好ましくは両方が、レーザ衝撃ピーニングを加えた面５４、及び後縁部分のレーザ衝撃ピーニングを加えた面から後縁ＴＥに沿ってエーロフォイルの中に入り込む、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ予め応力を受けた領域５６を持っている。予め圧縮応力を受けた領域５６が、弦方向に、幅Ｗ２の範囲全体まで前縁部分５０と同長であると共に、幅Ｗ２の少なくとも一部分にわたって合体する位に深くエーロフォイル３４の中に入っていることが好ましい。予め圧縮応力を受けた領域５６が、半径方向に、後縁ＴＥに沿って前縁部分５０と同長である場合が示されているが、それより短く、先端３８から後縁ＴＥに沿ってプラットフォーム３６に向かう行程の一部分だけ伸びていてもよい。
【００１７】
レーザ・ビームの衝撃によって誘起された、予め圧縮応力を受けた領域５６内の深い残留圧縮応力は、一般的に約５０−１５０  ＫＰＳＩ（キロポンド／平方吋）であって、レーザ衝撃ピーニングを加えた面５４から、約２０−５０ミルの深さまで、レーザ衝撃によって誘起された残留圧縮応力を持つ領域５６内に入り込む。レーザ・ビームの衝撃によって誘起される深い残留圧縮応力を発生するには、高エネルギのレーザ・ビームを反復的に発射し、それを塗料で覆われたレーザ衝撃ピーニングを加える面５４に集束して、ギガワット／cm2程度の大きさを持つピーク・エネルギ密度を作る。レーザ・ビームが、塗料を塗ったレーザ衝撃ピーニングを加える面５４の上に流す流水のカーテンを介して発射され、塗料が削摩されてプラズマを発生し、その結果材料の表面に衝撃波が生ずる。こう云う衝撃波が、流水のカーテンによって塗料を塗った面に向け直され、塗料を塗った表面の下にある材料内に進行する衝撃波（圧力波）を発生する。こう云う衝撃波の振幅及び量が、圧縮応力の深さ及び強度を決定する。塗料を使って、ターゲットの表面を保護すると共に、プラズマを発生する。削摩された塗料の材料は、流水のカーテンによって洗い流される。レーザ衝撃ピーニングのこの様な並びにその他の方法が、継続中の米国特許出願通し番号第０８／３１９，３４６号、発明の名称「ターボ流体機械に対するレーザ衝撃ピーニングを加えた回転子部品」及び同第０８／３６３，３６２号、発明の名称「飛行形レーザ衝撃ピーニング」に更に詳しく記載されている。
【００１８】
図３について更に具体的に説明すると、この発明は、前縁ＬＥ又は後縁ＴＥ部分の何れか、又は前縁ＬＥ又は後縁ＴＥの両方の部分が、レーザ衝撃ピーニングを加えた面５４、及び前に述べた様にレーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）によって加えられた深い残留圧縮応力を持つ関連した予め応力を加えた領域５６を持つ圧縮機の羽根８の構造を含む。後縁ＴＥ部分のレーザ衝撃を加えた面並びに関連する予め応力を加えた領域は、前に述べた前縁ＬＥの部分に対するものと同様に構成されている。前縁ＬＥの刻み目は、後縁ＴＥの刻み目よりも一層大きくなる傾向があり、従って、前縁部分５０の第１の幅Ｗ１は、後縁部分７０の第２の幅Ｗ２よりも一層大きくすることが出来る。例として云うと、Ｗ１及びＷ２は何れも、弦Ｃの長さの夫々約２０％にすることが出来る。
【００１９】
圧縮機の羽根は一般的に薄いから、レーザ衝撃ピーニングを加えた面５４及び前に述べた様に深い残留圧縮応力を持つ関連した予め応力を受けた領域５６を形成する為に、圧縮機の羽根８をレーザ衝撃ピーニングにかけると、図４に示す様な圧縮機の羽根の歪みを招くことがある。この歪みは、全体的に、レーザ衝撃ピーニング過程によって加えられた深い圧縮応力により、エーロフォイルがカールすることによって起こると考えられる。エーロフォイルのプラットフォーム３６からその先端３８までの累積的な効果が、羽根先端３８における４つの形式の歪みの形で示されている。第１の形式の歪みは、機関の中心線１１に対する弦の角度として前に定義した羽根の捩れであり、実線で示した設計されたエーロフォイルの断面の形Ｓと破線で示した歪んだ形ＤＳの弦の間の羽根の捩れ歪みＤＢとして示されている。第２の及び第３の形式の歪みは、軸方向及び接線方向の傾き（リーニング）であり、これは先端３８に於けるエーロフォイル３４の前縁ＬＥ及び／又は後縁ＴＥの軸方向及び接線方向の変位ＤＡ及びＤＴとして示されている。第４の形式の歪みは、平均線ＭＬの弯曲である。平均線ＭＬは、一般的には、エーロフォイル３４の前縁ＬＥと後縁ＴＥの間の曲率がどれ程強いかを示す曲率半径Ｒによって表すことが出来る。この歪みが、曲率半径Ｒ及び曲率の強さを増減することがある。
【００２０】
こゝには、この発明を使ってこの歪みの問題を克服する２つの手段を提示する。その１番目は、歪みを許容し得る限界又は許容公差の範囲内に制限する為に、パターン及び使われるレーザ・エネルギの量を制御することである。２番目は、エーロフォイルのレーザ衝撃ピーニングを加えた領域の歪みに対抗する捩れ又はパターンの様に、エーロフォイル内に歪みに対抗する特徴を作ることにより、歪みを打消すことである。薄いエーロフォイル、特に圧縮機のエーロフォイルのレーザ衝撃ピーニングを制御するこう云う方法並びにその他の方法が、係属中の米国特許出願通し番号第０８／（出願人控え番号１３ＤＶ−１２１４８）、発明の名称「レーザ衝撃ピーニングを加えたガスタービン機関の圧縮機の羽根の縁に対する歪み制御」に記載されている。
【００２１】
前縁並びに／又は後縁のレーザ衝撃ピーニングによって圧縮機の羽根に起こる歪みの量を制限する為に、多数の異なる方法を使うことが出来る。制御し得る１つの変数は、レーザ衝撃ピーニング過程の間に使われるレーザ・ビームの強さ又はエネルギである。レーザ衝撃ピーニングは、例として、集束されるレーザ・ビームに直径５．６ミリのスポットを使い、エネルギを１００及び２００ジュール／平方センチの間で変えることにより、ゼネラル・エレクトリック製ＬＭ５０００形の圧縮機の羽根に対して試験された。１００、１５０及び２００ジュール／平方センチの３つのレベルのレーザ・エネルギを使った。例として、図５、６及び７は、ピーニングを加えた面５４及びそれに関連する予め応力を受けた領域５６を形成する為に使われた円形のレーザ衝撃区域２４０を形成するのに使った３種類のレーザ・ビーム・パターンを示す。円形のレーザ衝撃区域２４０は、全般的に、夫々第１、第２及び第３の中心線２４４、２４６、２４８を中心とする重なり合う円形のレーザ衝撃区域２４０のパターンに配置されている。円形のレーザ衝撃区域２４０が、レーザ衝撃ピーニング過程の間、レーザ・ビームが命中した区域を表す。更に、羽根に生じた歪みの大きさに対する結果を見る為に、スポット・パターンを変えた。図示した第１のパターンは、前縁と平行な中心線を持ち、前縁から１．７７ミリずれていて、スポットの外縁は前縁自体を越えていた。第２のパターンは５０％の重なりにした。第２のパターンは２列のレーザ・スポットを有する。第１列は前縁に中心合わせし、第２列は前縁から２．８ミリの所に中心合わせした。第３のパターンは第３の中心線に沿って、第３の列の５０％重なり合うスポットを中心合わせする。この第３の中心線は、レーザ・スポットの第１の中心線及び第２の中心線の間の中間又は前縁から１．４ミリの所にある。予想通り、応力集中係数Ｋｔは全般的にエネルギの増加と共に減少する。更に、列が多ければ多い程、応力集中係数が一層小さくなる。予想通り、歪みの量は、エネルギの大きさが大きければ大きい程、そしてパスの回数が多ければ多い程増加する。考慮すべき別の因子は、種々の列の間の重なりの大きさであり、重なりが大きければ大きい程、歪みの量が大きい様に思われる。従って、これらのパラメータ、並びに場合によってはその他のパラメータをも制御することにより、歪みの量を制限することが出来る。この様に歪みを制限するパラメータは、（１）レーザ・スポットに使われる平方センチ当たりのエネルギの大きさ、（２）所定の列内にあるレーザ・スポットの間の間隔、並びにレーザ・スポットの重なり合う列の数並びにその間の間隔、及び（３）各々のスポットをレーザ衝撃ピーニングを加える面に命中させるパスの数又は回数である。
【００２２】
歪みに対抗する様な捩れ、又はエーロフォイル３４内にレーザ衝撃ピーニングを加える領域の非対称の使い方と云う様なエーロフォイル３４の歪みに対抗する特徴（又はレーザ衝撃ピーニングによる歪みを打消す手段）を使って、この歪みを打ち消すことにより、歪みの問題を解決することが出来る。レーザ衝撃ピーニングによる歪みを打ち消す為の手段又は歪みに対抗する特徴をどれにするかは、経験的、半経験的又は解析的な方法、又はこう云う方法の任意の組合せによって決定しなければならないことがある。特定の用途に最もよく適したエネルギの大きさ、各々のレーザ・ビーム・スポットを命中させる回数、重なりの程度、回数並びに歪みに対抗す特定の特徴（１つ又は複数）及びその数は、実験及び開発を必要とする。目的は、エーロフォイルの前縁並びに／又は後縁に於ける実効的なＫｔによって表される所望の損傷の許容公差を設計することである。
【００２３】
歪みに対抗する１つの特徴又はレーザ衝撃ピーニングによる歪みを打消す手段は、大体エーロフォイルの上側の半分で、前縁並びに／又は後縁から弦長の約２０％の幅にわたり、エーロフォイル３４の先端の近くにある前縁ＬＥのパッチだけにレーザ衝撃ピーニングを加えることである。全体的な歪みの効果は、羽根のレーザ衝撃ピーニングを受けない半径方向の残りの長さが、この歪みに対抗する為に、減少する。レーザ衝撃ピーニングによる歪みを打ち消す別の手段は、圧力側又は吸込み側のどちら側でも、エーロフォイルの片側だけをレーザ衝撃ピーニングにかけることである。レーザ衝撃ピーニングにある歪みを打ち消す別の手段は、エーロフォイルを予め捩っておいて、レーザ衝撃ピーニングによって反対向きの捩れが生じて、完成されたエーロフォイルが、設計された捩れに対する許容し得る許容公差の範囲内又は予定の設計の限界内にある様にすることである。
【００２４】
エーロフォイルをレーザ衝撃ピーニングにかける方法を使って、エーロフォイルをプラットフォーム又は基部から、前縁及び／又は後縁を結ぶ条片に沿ってエーロフォイルの先端までレーザ衝撃ピーニングにかけると云う様に、レーザ衝撃ピーニングによる歪みを打ち消すことが出来る。圧力側及び吸込み側の両方でレーザ衝撃ピーニングにかけられるエーロフォイルに対して、不平衡エネルギを使うことが出来る。例えば、１００−２００ジュール／cm2の範囲内で、この範囲の下端のエネルギを使って、片側をレーザ衝撃ピーニングにかけ、この範囲の上端のエネルギを使って、反対側をレーザ衝撃ピーニングにかけることが出来る。この代わりに、又はこの他に、片側は、反対側よりも各点で一層多くの回数だけ、レーザ衝撃ピーニングにかけることができる。重なり合うレーザ衝撃ピーニングにかけられるスポットの多数の列を使う場合、隣合った列は、前縁から最も遠い列から出発して、順次レーザ衝撃ピーニングにかけるべきである。
【００２５】
この発明を圧縮機のエーロフォイルに使う場合について説明したが、圧縮機のベーン・エーロフォイルにも用途がある。この発明の好ましい実施例をその原理を説明する為に詳しく説明したが、特許請求の範囲に限定されたこの発明の範囲内で、好ましい実施例に種々の変更を加えることが出来ることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による一例の航空機用ガスタービン機関の断面図。
【図２】（Ａ）は、この発明による一例の航空機用ガスタービン機関の圧縮機の羽根の斜視図。
（Ｂ）は、この発明に従って前縁に沿ってレーザ衝撃ピーニングにかけた半径方向に伸びる部分を持つ別の航空機用ガスタービン機関の圧縮機の羽根の斜視図。
【図３】図２（Ａ）に示した線３−３で切った圧縮機の羽根の断面図。
【図４】図２（Ｂ）に示す線４−４から圧縮機の羽根を半径方向内向きに見た側面図と、普通の衝撃ピーニングにかけなかった圧縮機の羽根の同じ図、並びにこの発明の予め捩れを加えたレーザ衝撃ピーニングを加える前の羽根の同じ図とを重ね合わせて示す。
【図５】図３に示した圧縮機の羽根の前縁のレーザ衝撃ピーニングにかけられた区域の第１のレーザ・ビーム・パターンの簡略側面図。
【図６】図３に示した圧縮機の羽根の前縁のレーザ衝撃ピーニングにかけられた区域の第２のレーザ・ビーム・パターンの簡略側面図。
【図７】図３に示した圧縮機の羽根の前縁のレーザ衝撃ピーニングにかけられた区域の第３のレーザ・ビーム・パターンの簡略側面図。
【主な符号の説明】
３４    エーロフォイル
４６    圧力側
４８    吸込み側
５０    前縁部分
５４    レーザ衝画ピーニングを加えた面
５６    予め応力を加えた領域
７０    後縁部分
ＬＥ    前縁
ＴＥ    後縁
Ｃ      弦
【図１】
0003728002.tif 000002
【図２】
0003728002.tif 000003
【図３】
0003728002.tif 000004
【図４】
0003728002.tif 000005
【図５】
0003728002.tif 000006
【図６】
0003728002.tif 000007
【図７】
0003728002.tif 000008