(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力側（10）及び吸引側（32）を接続するように長手方向及び翼弦方向の双方の内部リブ（12,14）を有する中空ファンブレード（50）を形成する方法であって、
吸引側のブレード半部（32）を、その内部の長手方向リブ（12）とともに形成し、
圧力側のブレード半部（10）を、その内部の長手方向リブ（12）とともに形成し、
前記長手方向リブの間のチャンネルを通るサインカーブ状の流通路を可能とする位置に、前記長手方向リブを通る連通開口（22,24）を形成し、
前記長手方向リブを整合させた状態で、前記ブレード半部を互いに拡散接合し、接合されたブレードを翼形状に形成する、
方法において、
前記吸引側のブレード半部（32）に、隣接する長手方向リブの間の翼弦方向リブ部（14）を形成し、
前記圧力側のブレード半部（10）に、隣接する長手方向リブの間の翼弦方向リブ部（14）を形成し、
前記圧力側（10）の各翼弦方向リブ部の縁部に、半径ｒ及び深さｒの半円形状の孔（26）を形成し、
前記吸引側（32）の各翼弦方向リブ部の縁部に、半径ｒで深さが0.2r〜0.5rの切片（36）を形成し、
前記半円形状の孔（26）と前記切片（36）とを整合させた状態で、前記ブレード半部を互いに拡散接合する、ことを特徴とする中空ファンブレードを形成する方法。
【請求項２】
前記の吸引側（32）の各翼弦方向リブ部の縁部に、半径ｒで深さが0.2r〜0.5rの切片（36）を形成する工程においては、
半径ｒで深さが0.3r〜0.4rの切片を形成することを特徴とする請求項１に記載の中空ファンブレードを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、弦方向の内部リブを有する中空翼の製造に関するものであり、特にこの種のリブにおける排気口の形成に関するものである。
発明の背景
航空機のガスタービンエンジンにおいては、重量軽減のために中空のファンブレードが用いられる場合がある。こうしたブレードは、一般に、ブレードの剛性を高めるために、ブレード内部に長手方向に沿ったリブが設けられており、かつこれらのリブは、ブレードの圧力側から吸引側に延びている。
こうしたブレードの形成方法は、ポーター（Porter）等に付与された米国特許第5,063,662号に示されている。この工程の間に、ブレード内部は、アルゴンガスによりパージされて、全ての水蒸気が除去される。パージガスがブレード全体に流れ得るように、複数のリブの間に蛇行した流路を形成するために、各リブの両端に交互に開口が設けられている。清浄化されない淀んだポケットが生じないようにするためには、十分な流量割合を保持する必要がある。
ガスタービンエンジンのファンブレードは、異物による破損を考慮して設計する必要がある。これは、鳥の衝突や、地上の異物の吸い込みによって生じる。そのため、各長手方向リブの間の部分に、翼弦方向のリブが追加される。これらの翼弦方向のリブ部分の配置は、特定位置毎の強度要求に応じて決定される。このようなリブは、ブレードを通過するパージガスの流れを遮断してしまう位置に配置される。
二つの半部を互いに拡散接合（diffusion  bonding）する前に、各半部に、半円形の切欠きを設けることがなされている。物体が衝突すると、放射軸線を中心とした曲げが生じ、ブレードの圧力側には張力が生じ、吸引側には圧縮が生じる。前記の穴の位置において、翼弦方向のリブに、座屈が見られる。この座屈は、翼弦方向リブの局部的なひび割れの原因となる大きな歪みを起こさせる。
ブレードの一方の半部のみに半円形状の切欠きを設けた場合には、非常に限定的な開口が最終的に形成されることとなる。切欠きを設けていない側から、材料が開口内に流れ込む。
発明の概要
互いに拡散接合する前に、二つのブレード半部が形成される。各ブレード半部には、所定の位置に長手方向リブと翼弦方向リブとが形成されている。長手方向リブを通る開口は、従来と同様の要領で形成される。ブレードの圧力側における各翼弦方向リブ部の縁部に、半円形状の孔が、その半径と実質的に等しい深さでもって形成される。ブレードの吸引側における各翼弦方向リブ部には、半径ｒで、かつ略0.4rの深さを持つ切片が形成される。
二つの半部は、前記の半円形状切欠き及び切片とともに、互いに拡散接合され、かつ整合され、ブレートは、その後に、翼形状に形成される。
開口を上記のように形成した場合、座屈や、ひび割れを生じることがなく、しかも開口が、パージを行うための適正な流量割合を維持するのに十分な大きさに維持されることが判明した。
【図面の簡単な説明】
図１は、ブレードの半部を示す図である。
図２は、図１の２−２線に沿った断面図であり、ブレードの圧力側のリブ片の縁部に形成した孔を示している。
図３は、ブレードの吸引側のウエブにおける孔を示す図である。
図４は、接合前の両孔の整合状態を示す図である。
図５は、接合後の両孔を示す図である。
図６は、図５の６−６線に沿った断面図であり、接合された部分を示している。
図７は、最終的に形成されたブレードを示す断面図である。
好適実施例の説明
図１は、複数の長手方向リブ12と、隣接する長手方向リブの間に延びる複数の翼弦方向リブ部14と、を有する圧力側のブレード半部10を示している。ブレードの基部には、パージ入口16及びパージ出口18が配置され、製造中にブレード内部のパージを可能としている。連続した流通チャンネル20が、符号22の位置に形成した従来の開口及び符号24の位置に形成した基部の開口とともに、サインカーブ状の流れとなるように配置されている。さらに、複数の開口が、翼弦方向リブ部14を通して設けられており、図２に示すように、その開口の一部が、圧力側の半部に位置している。
回転カッタにより、各翼弦方向リブ14の縁部に、半円形状の孔26が形成される。この孔は、半径28と、この半径に実質的に等しい深さ30と、を有している。
吸引側32にも、また複数のリブセグメント34が設けられている。同一のカッタが、各リブセグメントに半径38の孔36を形成するために用いられるが、その孔36の深さ40は、半径の0.3〜0.4倍である。図４に示すように、これらの孔36及び26は、二つのブレード半部を互いに拡散接合するために、整合して位置している。孔36の縁部41は、孔26内の空間内に位置している。
拡散接合の結果生じる材料の流れが、図５に示されている。吸引側の孔の表面42は、接合された二つの部分の界面44に非常に近い位置となる。図６は、流通孔48の両側に形成された膨出部46を有する接合部の断面を示している。
ブレード半部32の翼弦方向リブの非支持部は、面42となる。これは、接合線からより大きく離間した従来例の面と比較される。物体が衝突して、隣接した材料が圧縮されたときに、この非支持部は、従来の円形孔に比べて、界面44からの距離が一層小さい。従って、この領域における材料の座屈を防止するための剛性が得られる。ここで、強度は要素ではないが、断面部32の改善された慣性と、一層好ましい中立軸の位置とが組み合わされることにより、座屈が防止され、かつウエブのひび割れの原因となるひずみが防止される。
図７は、ブレードが翼形状に形成された後の最終的なブレード形状50を示している。
ブレード吸引側の孔36の深さを多少変化させても、良好な結果が得られると確信する。拡散接合の間の変形量によっては、半径の0.2〜0.5倍の範囲の深さが、許容できると考えられる。変形量が小さい接合では、深さを小さくできる。
この方法による製造は、吸引側の孔を実質的に消滅させる。この孔は、異物により衝撃を受けたときに、ひび割れを発生させることがない。
【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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【図６】
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【図７】
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