(57)【要約】【課題】  タービン・エンジンにおいて効率的にブレードとシュラウド間の干渉を制御するエンジン、並びに方法を提供する。【解決手段】  タービン・エンジンは、周方向にセグメント化されるシュラウドをケーシング内に有する。各シュラウド・セグメントは、内側位置と外側位置の間で移動するよう取り付けられる。１つ又は複数の弁が、該シュラウド・セグメントをそれらの外側位置に向かって移動させるために該ばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気させるように設けられる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
該ケーシング内で周方向にセグメント化され、かつ複数のセグメントを含むシュラウドであって、各セグメントが内側表面部分を備え、かつ内側位置と外側位置との間で移動するよう取り付けられるシュラウドと、
周方向に配列されるブレード段であって、各ブレードが近隣の該シュラウドに面する外側先端を有するエアフォイルを有するブレード段と、
該シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスする１つ又は複数のばねと、及び
該シュラウド・セグメントをそれらの外側位置に向かって移動させるために、該１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気するように配置される１つ又は複数の弁、
とを含んでなることを特徴とするタービン・エンジン。
【請求項２】
前記内側位置と前記外側位置の間の径方向における変位量が少なくとも２５０μｍであることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記１つ又は複数の弁のうちの少なくとも１つの停止により該シュラウド・セグメントがそれらの外側位置に向かって移動することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項４】
周方向に配列される静翼段であって、各静翼は、関連する前記セグメントの内の１つに固定される外側部分を有するエアフォイルを有する静翼段をさらに含んでなることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項５】
前記シュラウド・セグメントの内の少なくとも１つ中にブリード・ダクトをさらに含んでなることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項６】
それぞれが関連する前記シュラウド対の間にある多数のシール部をさらに含んでなることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項７】
前記複数のセグメントの各組が、前記セグメントの外側表面部分に係合する前記１つ又は複数のばねの内の少なくとも１つの関連する第１のばねを有することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項８】
前記組のそれぞれに対して、前記第１のばねが実質的に金属薄板からなることを特徴とする請求項７記載のエンジン。
【請求項９】
前記セグメントの所与のリングに対して、前記１つ又は複数の関連するばねの群が、前記１つ又は複数の容積部の内の関連する容積部を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の弁に連結され、かつ再噴射状態の間に該１つ又は複数の弁を開くようプログラムされる制御システムをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項１１】
前記１つ又は複数の弁が、少なくとも１つの、通常は閉じているソレノイド弁を包含することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の弁が、ファン・ダクトと前記１つ又は複数の容積部を通気させるよう設けられることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項１３】
ケーシングと、
該ケーシング内で周方向にセグメント化され、かつ複数のセグメントを含むシュラウドであって、各セグメントが内側表面部分を備えるシュラウドと、
周方向に配列されるブレード段であって、各ブレードが外側先端を有するエアフォイルを有するブレード段と、
該シュラウド・セグメントが関連する内側位置と外側位置の間で移動するのを支持し、かつ該シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスする１つ又は複数のばねを備える支持手段と、及び
該シュラウド・セグメントをそれらの外側方向に向かって移動させるために、該１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気するように配置される１つ又は複数の弁、
とを含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジン。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の弁に連結され、かつ再噴射の間に該１つ又は複数の弁を開くようにプログラムされる制御システムをさらに含んでなることを特徴とする請求項１３記載記載のエンジン。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の弁が、ファン・ダクトに向かって前記１つ又は複数の容積部を通気するよう設けられることを特徴とする請求項１３記載のエンジン。
【請求項１６】
横軸方向に凹んだ内側表面を有する本体部分と、及び
該本体部分に係合され、かつそこから外側に延びる１つ又は複数のばね、
とを含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジン・シュラウド・パネル。
【請求項１７】
周方向に配列される多数の静翼であって、それぞれが前記本体部の内側表面から延びるエアフォイルを有する静翼をさらに含んでなることを特徴とする請求項１６記載のパネル。
【請求項１８】
前記１つ又は複数のばねが、前記本体部に接する金属薄板ばねを含むことを特徴とする請求項１６記載のパネル。
【請求項１９】
ブレード先端クリアランスの損失によって特徴づけられる切迫状態を判断すること、及び
該判断に応答して、ブレード先端クリアランスを維持するために、多数のシュラウド・セグメントを外側に向かって移動させるために１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気させること、
を含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジンの操作方法。
【請求項２０】
前記移動がさらに静翼先端クリアランスを維持することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記移動が２．０秒又はそれ以下で達成され、かつ少なくとも２５０μｍの径方向での変位量を有することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記通気させることが、ファン・ダクトと通気させることを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記判断することが、再噴射状況を確認するようスロットル状態を監視することを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
空気圧的ブレード先端クリアランスの制御を追加すること、及び
静止ブレードのクリアランスを低減すること
を含んでなることを特徴とする、基準状態から第２の状態へとガスタービン・エンジンを再生するか、あるいはガスタービン・エンジン構造を再設計するための方法。
【請求項２５】
前記基準状態に関連して、前記第２の状態がより大きな効率とより大きな出力の少なくとも一方を有し、
前記基準状態と第２の状態の両方が受動的熱式クリアランス制御を包含し、及び
前記第２の状態において、制御システムが検出された再噴射状態と検出された高Ｇ機動飛行状態の少なくとも一方に応じて空気圧クリアランス制御を動作させることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン・エンジンに関する。より詳細には、本発明はブレードとシュラウド間の干渉を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・エンジンはその運転中に、様々な熱的及び力学的誘因の複合化によって寸法変化が引き起こされることがある。特に変化が憂慮される影響のある領域が、圧縮機のブレード先端と、ブレード周囲を囲う、該先端に隣接するシュラウド表面との間のクリアランスである。その干渉を制御しなければ、（エンジンの）損壊につながる。しかしながら、予期される全ての状況下における干渉を避けるのに十分な基準となるクリアランスを設けると、それによりその他の状況下でのクリアランスが大きくなりすぎてしまう。過大なクリアランスは、結果としてエンジンの運転を非効率なものにする。摩擦ストリップやすり減り可能な（ａｂｒａｄａｂｌｅ）ブレードの先端を使用することによって、その場しのぎではあるが、干渉があった際の破壊的損傷を避けることができる。
【０００３】
これまで、膨張差に動的に対応するシステムが多数提案されている。上記特許文献１（米国特許第４，６８３，７１６号明細書）は、巡航中の高圧空気によって径方向内側に圧縮され、かつ過渡中に比較的低圧な空気に晒されることによって膨張される、特別なセグメント化シュラウドを開示している。また、上記特許文献２（米国特許第４，８４４，６８８号明細書）は、シュラウド・セグメントを径方向に配置するためのチャンバへの高圧縮空気の導入が制御可能な、別の特別な構成を開示している。上記特許文献３（米国特許第５，２１１，５３４号明細書）は、シュラウド・セグメントを径方向に移動させるための圧力管に圧力を与えたり取り除いたりする、また別の特別な構成を開示している。それにもかかわらず、従来技術には改善する余地が残っている。
【特許文献１】米国特許第４，６８３，７１６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８４４，６８８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２１１，５３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、タービン・エンジンにおいて効率的にブレードとシュラウド間の干渉を制御するエンジン、並びに方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の態様は、
ケーシングと、
該ケーシング内で周方向にセグメント化され、かつ複数のセグメントを含むシュラウドであって、各セグメントが内側表面部分を備え、かつ内側位置と外側位置との間で移動するよう取り付けられるシュラウドと、
周方向に配列されるブレード段であって、各ブレードが近隣の該シュラウドに面する外側先端を有するエアフォイルを有するブレード段と、
該シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスする１つ又は複数のばねと、及び
該シュラウド・セグメントをそれらの外側位置に向かって移動させるために、該１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気（ｖｅｎｔ）するように配置される１つ又は複数の弁、
とを含んでなることを特徴とするタービン・エンジンである。また、前記内側位置と前記外側位置の間の径方向における変位量が少なくとも２５０μｍであってよく、前記１つ又は複数の弁のうちの少なくとも１つが停止することにより該シュラウド・セグメントをそれらの外側位置に向かって移動させてもよい。該エンジンは、周方向に配列される静翼段であって、各静翼は、関連する前記セグメントの内の１つに固定される外側部分を有するエアフォイルを有する静翼段をさらに含んでもよい。前記シュラウド・セグメントの内の少なくとも１つ中にブリード・ダクトをさらに含むことも可能である。前記シュラウド対の間に多数のシール部があってもよい。さらには、前記複数のセグメントの各組が、前記セグメントの外側表面部分に係合する前記１つ又は複数のばねの内の少なくとも１つの関連する第１のばねを有することも可能である。また、前記第１のばねが実質的に金属薄板からなるものであってもよい。前記セグメントの所与のリングに対して、前記１つ又は複数の関連するばねの群が、前記１つ又は複数の容積部の内の関連する容積部を少なくとも部分的に囲むものとすることができる。さらには、本発明のエンジンは、前記１つ又は複数の弁に連結され、かつ再噴射状態の間に該１つ又は複数の弁を開くようプログラムされる制御システムをさらに含むことができる。その場合、前記１つ又は複数の弁が、少なくとも１つの、通常は閉じているソレノイド弁を包含してもよい。また、ファン・ダクトと前記１又は複数の容積部を通気させるよう前記１つ又は複数の弁を設けることも可能である。
【０００６】
本発明の他の態様は、
ケーシングと、
該ケーシング内で周方向にセグメント化され、かつ複数のセグメントを含むシュラウドであって、各セグメントが内側表面部分を備えるシュラウドと、
周方向に配列されるブレード段であって、各ブレードが外側先端を有するエアフォイルを有するブレード段と、
該シュラウド・セグメントが関連する内側位置と外側位置の間で移動するのを支持し、かつ該シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスする１つ又は複数のばねを備える支持手段と、及び
該シュラウド・セグメントをそれらの外側方向に向かって移動させる該１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するために、１つ又は複数の容積部を通気ｓするように配置される１つ又は複数の弁、
とを含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジンである。該エンジンは、前記１つ又は複数の弁に連結され、かつ再噴射の間に該１つ又は複数の弁を開くようにプログラムされる制御システムをさらに含んでもよい。また、ファン・ダクトと前記１つ又は複数の容積部を通気させるよう前記１つ又は複数の弁を設けることも可能である。
【０００７】
本発明のさらなる態様は、
横軸方向に凹んだ内側表面を有する本体部分と、及び
該本体部分に係合され、かつそこから外側に延びる１つ又は複数のばね、
とを含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジン・シュラウド・パネルである。該パネルは、周方向に配列される多数の静翼であって、それぞれが前記本体部の内側表面から延びるエアフォイルを有する静翼をさらに含むことが可能である。また、前記１つ又は複数のばねが、前記本体部に接する金属薄板ばねを含んでもよい。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、
ブレード先端クリアランスの損失によって特徴づけられる切迫状態を判断すること、及び
該判断に応答して、ブレード先端クリアランスを維持するために、多数のシュラウド・セグメントを外側に向かって移動させる１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の容積部を通気させること、
を含んでなることを特徴とするガスタービン・エンジンの操作方法である。該方法において、前記移動はさらに静翼先端クリアランスを維持するものであってよい。その際、前記移動は２．０秒又はそれ以下で達成され、かつ少なくとも２５０μｍの径方向での変位量を有するものであってよい。さらには、前記通気させることは、ファン・ダクトと通気させることを含むことが可能である。また、前記判断することは、再噴射状況を確認するようスロットル状態を監視することを含んでもよい。
【０００９】
本発明のまた別の態様は、
空気圧的ブレード先端クリアランスの制御を追加すること、及び
静止ブレードのクリアランスを低減すること
を含んでなることを特徴とする、基準状態から第２の状態へとガスタービン・エンジンを再生するか、あるいはガスタービン・エンジン構造を再設計するための方法である。該方法において、前記基準状態に関連して、前記第２の状態がより大きな効率とより大きな出力の少なくとも一方を有し、前記基準状態と第２の状態の両方が受動的熱式クリアランス制御を包含し、かつ前記第２の状態において、制御システムが検出された再噴射状態と検出された高Ｇ機動飛行状態の少なくとも一方に応じて空気圧クリアランス制御を操作することが可能である。
【００１０】
従って、本発明の一つの態様は、ケーシング内で周方向にセグメント化されたシュラウドを有するタービン・エンジンに関する。各セグメントは内側表面部分を有し、内側位置と外側位置との間で移動するよう取り付けられる。周方向に配列されたブレード段の各ブレードは、シュラウド付近でそれに面した外側先端部を備えたエアフォイルを有する。１つ又は複数のばねが、シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスさせる。シュラウド・セグメントがそれらの外側位置に移動するために、バイアス力に対抗するよう、１つ又は複数の弁を、１つ又は複数の容積部を通気させるよう配置する。
【００１１】
様々な実施例において、周方向に配列された静翼段の各静翼は、関連するセグメントの１つに固定される外側部分を有するエアフォイルを有してもよい。シュラウド・セグメントの少なくとも１つにブリード・ダクトを設けることもできる。また、１対の関連セグメントの間に多数のシールを設けてもよい。セグメントのそれぞれの組は、セグメントの外側表面部分に係合された１つ又は複数のばねの内、少なくとも連動する第１のばねを有してもよい。その組のそれぞれについて、該第１のばねは本質的に金属薄板からなるものであってよい。セグメントの所与のリングについて、連動する前記１つ又は複数のばねの群は、前述の１つ又は複数の容積部の内、関連する容積部を少なくとも部分的に囲むことができる。制御システムは、前述の１つ又は複数の弁と連結させることができ、かつ、再噴出状態としても知られる急速な再加速中に該１つ又は複数の弁を開くようプログラムすることもできる。この１つ又は複数の弁は、少なくとも１つの、普段は閉じてる電磁弁を包含してもよい。１つ又は複数の弁は、ファン・ダクトと１つ又は複数の容積部を通気させるよう設けることができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、関連する内側位置と外側位置との間におけるシュラウド・セグメントの移動を支持する手段を有し、かつ、該シュラウド・セグメントをそれらの内側位置に向かってバイアスさせる１つ又は複数のばねを備える、ガスタービン・エンジンに関する。１つ又は複数の容積部を通気させるよう１つ又は複数の弁を設けることにより、シュラウド・セグメントを外側位置に向かって移動させるために、１つ又は複数のばねのバイアス力に対抗する。
【００１３】
様々な実施例において、制御システムを１つ又は複数の弁に連結し、かつ再噴射状態中に該１つ又は複数の弁が開くようプログラムすることができる。上記１つ又は複数の弁は、ファン・ダクトと１つ又は複数の容積部を通気させｓるよう設けることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、ガスタービン・エンジンのシュラウド・パネルに関する。該パネルは、内側面が軸を横切る方向に凹んだボディ部を有する。１つ又は複数のばねをボディ部に係合し、かつそこから外側に延在させる。
【００１５】
様々な実施例において、周方向に配列された多数の翼のそれぞれが、シュラウドのボディ部の内側表面から延びるエアフォイルを有する。１つ又は複数のばねは、ボディ部に接する金属薄板ばねを包含してもよい。
【００１６】
本発明のまた別の態様は、ガスタービン・エンジンの操作方法に関する。ブレード先端のクリアランス状態の差し迫った損失を判断する。ブレード先端のクリアランスを維持するために複数のシュラウド・セグメントを外側に向かって移動させるよう、その判断に応答して１つ又は複数のばねのバイアスに対抗するよう、１又は複数の容積部を通気させる。
【００１７】
種々の実施例において、通気はファン・ダクトとの通気を含んでもよい。判断には、再噴射状態を判断できるようスロットルの状態を監視することが含まれてもよい。
【００１８】
本発明の１つ以上の実施態様の詳細を添付の図面、並びに以下の記載において詳細に説明する。本発明のその他の特徴、目的並びに利点は以下の記載、図面並びに特許請求の範囲の記載から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
各図面における同様の符号及び名称は同様の構成要素を示す。
【００２０】
図１は代表的なエンジン２０を示す。説明を目的として、該代表的なエンジンを、ロータ軸アッセンブリ２４を収容する主ハウジング２２を有する減速型（ｇｅａｒｅｄ）ターボファン・エンジンとして示す。軸アッセンブリ２４の高圧軸部分と低圧軸部分を介して、高圧タービン・セクション２５と低圧タービン・セクション２６により、高圧圧縮機セクション２８と低圧圧縮機セクション３０が駆動される。エンジンは、長手方向軸５００に沿って前方端部から後方端部まで延在する。前方端部の近隣にはシュラウド４０がファン４２を取り囲み、静翼４４で支持される。ローター軸アッセンブリ２４の低圧軸部分は、減速機４６を介してファン４２を駆動する。典型的な減速機４６は遊星歯車（プラネタリ・ギア）装置である。しかしながら、本明細書における教示はその他のエンジンに適用可能である。
【００２１】
図２は、上記代表的な高圧圧縮機（ＨＰＣ）セクション２８をより詳細に示している。ＨＰＣ２８は、周方向に配列された多数の静翼段５０Ａ〜５０Ｄ、及びロータ・ブレード段５２Ａ〜５２Ｄを備える。ブレードは、ロータ・ディスク・スタック５４に取り付けるかあるいはそれと一体的に形成してもよく、基部の根部領域５６から遠心の先端部５８まで延在するエアフォイル・セクションを有する。各ブレード段の先端は、関連するシュラウド６２と６４（例えば、摩擦ストリップ６５によって局在的に設けられる）の内側表面６０にその近傍で面しており、以下に説明する先端クリアランスの分だけ離間している。静翼５０Ａ〜５０Ｄはローターディスク・スタック５４と連続しているように見えるが、相対的な回転運動を可能にするよう、径方向に翼の先端クリアランスか、あるいはその他の有効なクリアランスがあってもよい。この代表的な実施態様において、シュラウド６２と６４は、（セグメント６６と６８になるよう）周方向で分割されており、かつ、それぞれは、アフト・ボルト締めフランジ７４とフォアボルト締めフランジ７６においてそれぞれ接合される、軸方向分割フォア・ケース７０とフル・リング・アフト・ケース７２に保持される。代表的なフォア・ケース７０の各セクションは、その他のセクションに取り付けるための軸方向ボルト締めフランジ７５を備える。代表的な実施態様において、アフト・ケース７２は、そのアフト・ボルト締めフランジ８０によって、末端取付リング８２と燃焼器セクションのリング・ケースのフォア・フランジ８４に取り付けられる。
【００２２】
上記代表的なエンジンにおいて、フォア・ケース７０とアフト・ケース７２は、周方向の壁部９４と９６の内側において環状チャンバ９０と９２をそれぞれ境界づける。各シュラウド・セグメントは、セグメントのボディ本体部分１０４の外側においてフォア周方向リップ１００とアフト周方向リップ１０２（図３参照）を有し、かつこれらのリップ１００、１０２は、チャネル１０６と１０８によってパネルの隣接するリム部分１０３と１０５から分離される。チャネルは、対応する固定ケースの環状リップを収容する。本発明の代表的な実施態様において、リップ１１０（図３参照）は、フォア・シュラウド６２のセグメント６６のフォア・チャネル１０６内に収容されるよう、フォア・ケース７０の中間フランジ１１２から後方に延びている。リップ１１４は、ボルト締めフランジ７４の内側部分から後方に延びており、セグメント６６のアフト・チャネル１０８内に収容される。リップ１２０（図５参照）は、ボルト締めフランジ７６の内側部分から前方に向かって延びており、セグメント６８のフォア・チャネル１０６内に収容される。リップ１２２は、末端取付リング８２の内側部分から前方に延びており、セグメント６８のアフト・チャネル１０８内に収容される。図２、図３及び図５は、内側（例えば、最も内側）のシュラウド・セグメント位置を示しており、この位置では、セグメント・リップ１００と１０２の内側表面（即ち下側面）が、ケース構造体リップの外側表面と接触し、該ケースリップの内側表面と、セグメントのボディ本体の関連リム部分１０３と１０５の外側表面との間に空隙１２６と１２８が残る。各セグメントは、そのような内側位置に向かって内側にバイアスされている。典型的なバイアス力は、ばね１３０（図３）、１３２（図５）及び１３４（図５）によって得られる。
【００２３】
チャンバ９０と９２は、弁１４４と１４６を担持するコンジット１４０と１４２（図３と図５のそれぞれ）に連結される。該コンジットは、関連するチャンバ９０又は９２の基部ポートから、ファン・ダクト４０（例えば、静翼４４近傍内）内における外側ケース又はハウジング本体２２（図１）中の末端ポートまで延在させることができる。代表的な実施態様において、コンジット１４０と１４２は、通常、チャンバ９０と９２におけるシュラウド・セグメントとそれらに関連するばねの間の、サブ・チャンバ１５０と１５２まで延在する。典型的な運転条件下では、圧縮機内のコア・フローパス５２０沿いの圧力は、コンジット１４０と１４２の先端部付近のバイパス・フローパス５２２沿いの圧力を超える。漏れにより、チャンバ９０と９２及びそれらのサブ・チャンバ１５０と１５２内の圧力が、さらなる干渉がなければ、関連するコア・フローパス５２０における近傍の圧力と等しくなる傾向がある。しかしながら、コンジット１４０と１４２にわたって十分な圧力差があり、コンジット１４０と１４２が十分な容積を有する場合、弁１４４と１４６の開口は、シュラウド・セグメントの径方向にわたる圧力差を維持するのに有効となえり得る。漏れがあった場合、サブ・チャンバ１５０と１５２が、チャンバ９０と９２の残りの部分よりも低く維持され、チャンバ９０と９２の残りの部分はそれでもなおコア・フローパス５２０の近隣部分よりも低い圧力となる。該圧力差は、ばねのバイアス力に打ち勝ち、セグメントを放射方向外側に向かって移動させるのに有効であるため、セグメント・リム部分の外側表面が、関連するリップ１１０、１１４、１２０及び１２２の内側表面と接触するよう、空隙１２６と１２８を閉じることができる（図６及び図７）。この移動により、セグメントのリップ１００及び１０２と、近接するケーシングのリップ１１０、１１４、１２０及び１２２との間の空隙が開く。この移動により、ブレード先端とシュラウド・セグメントの関連する内側表面６０との間の先端クリアランスも又増大する。典型的な移動量は、２５０μｍを超過する（例えば、３００〜５００μｍあるいは約４００μｍ）。この代表的な実施態様では、この移動により、（ロータ・スタックに関連する）静翼先端のクリアランスにおいても同様の効果が生じる。
【００２４】
好都合なことに、シュラウドにわたる圧力差を促進させる、及び／又は効率を増進させるために、隣接するシュラウド・セグメントの間、及び／又はシュラウド・セグメントと隣接するケース部分の間に１つ又はより多くのシール（封止部材）の形態を設けてもよい。該代表的な実施態様において、多数のフェザー・シール１７０、１７２、１７３及び１７４（図３）、並びに１７６、１７８、１７９及び１８０（図５）により、隣接するセグメント間の空隙を埋めることも可能である。図４は、隣接するセグメント６６の周方向における端部１８４間の空隙を埋めるシール１７０と１７２を示している。各シールの外周部分は、端部１８４に付随するスロット１８６内に捕捉され、シールをしっかりと保持するよう、末端領域を相補的に拡張している。さらに又、シール・スリーブ１９０で隣接するばね１３０とそれらが関連するシュラウド・セグメント・ボディの間を埋めて、サブ・チャンバ１５０をシールすることもできる。本実施態様では、各ばね１３０（図３）は、フォア・ケースの分割平面に沿って合わされる、２つの１８０°の周方向セグメント形状である。ばね１３０は、セグメント６６の外側表面に接する内側表面を有するフォア末端リム部分２００及びアフト末端リム部分２０２を有する。該代表的実施態様では、ばね１３０は、サブ・チャンバ１５０を画定するような橋渡し構造となるように曲げられる。外側表面部分の中間部分２０４は、壁部９４の相補的な表面部分２０６と係合するような寸法形状に形成される。ばね１３０の弾性圧縮、即ち、サブ・チャンバ１５０を径方向へ圧縮する傾向によって、内側に向かうバイアス力が与えられるため、内側位置と外側位置の間で移動が可能となる。
【００２５】
アフト・セグメント６８に関して、ばね１３２と１３４は選択的に形成される。フォア・ばね１３２は、概して後方に向かってＣ形状に開いており、内側末端部分２１０と外側末端部分２１２のそれぞれが、関連するセグメント６８の外側表面部分と、関連する壁部９６の内側表面部分２１４とに係合している。代表的なアフト・ばね１３４は、鋭角のジグザグ形状であり、中間にある頂点領域２２４で結合し、そこからそれぞれ後方に向かって延びる内側脚２２０と外側脚２２２を有する。内側末端部分２２６と外側末端部分２２８は、セグメントの外側表面と、末端の取付リング８２内の段状ショルダー２３０のそれぞれと係合する。図５は、チャンバ部分１５２内の壁部２４４で囲まれたブリード・プレナム２４２内に供給するブリード・ポート２４０を有する際のセグメント６８をさらに図示する。出口ダクト２４６が、壁部９６を通って延在しており、かつ壁部２４４のカラー部分２４８と摺動係合するよう、先端部が収容されている。図６は、各パネル・セグメント６８に固定される１つの壁部２４４を示す。配置を図示する目的のため、壁部４４と付随するハードウェアを示す図２と図５を平面図で描写しているが、実際には平面に対してその下である角度をなしている。これは正面図中で、互いに角度をなすセグメントの端部とダクト２４６の両方を図示するためにそのように行った。摺動係合部は、セグメントの内側位置と外側位置との間の移動に適応する。
【００２６】
シュラウド・セグメントの状態を監視し、かつ測定又は算出されたその他のパラメータに応じてそのような状態を制御するための手段を設けることが可能である。図５と図８は、スイッチ２６０を示しており、該スイッチは、リップ１２０に取り付けられるボディ２６２と、セグメント６８のリム部１０３の外側表面と係合するよう該スイッチから径方向内側に向かって突出するプランジャ２６４を有する。そのようなセグメントのそれぞれが、１つ又は複数のそのようなスイッチを有してもよいが、スイッチの数は少なくてもよい。セグメントがその内側位置から外側位置へと外側に向かって移動することによって、プランジャ２６４が押し下げられてスイッチ２６０の状態が変化する。多種多様なその他の検知器を代替として使用するができる。スイッチの出力を、弁１４４と１４６に接続された制御システムに接続して、それら弁の動作を制御することにより、シュラウド・セグメントの位置を制御操作することができる。該制御システムを又、１つ又は複数の、エンジンあるいは該制御システムが組み込まれたシステム（例えば航空機）の動作状態を示す、未処理又は処理されたセンサ入力を受信する追加センサに接続してもよく、その場合、該制御システムはそのような状態に応答してシュラウドの位置を制御する。
【００２７】
図９は、スイッチ２６０とセンサ入力２８１と２８２に接続され、次いで、弁１４６（弁１４４も同様に接続される）のソレノイド・パイロット弁２８６に接続される、代表的な制御システム２８０を示す。主要な弁要素２９０は、コンジット１４２を通る流れを流させたりせき止めたりする第１のヘッド部又は副要素２９１を有し、実線と破線で各位置が示されている。弁のヘッド部２９１は、又、シャフト２９４を介して第２のピストン部又は副要素２９２に連結されて、差動ピストン配置を構成する。ヘッド部２９１の上流（例えば、ケース側）では、コンジットは第１の圧力Ｐ1であり、下流（例えば、ダクト側）では圧力はＰ2である。ピストン２９２は、コンジット１４２内のチャンバ２９６内に配置される。チャンバ２９６はコンジット２９８の末端部にあり、コンジット２９８にはパイロット・ソレノイド弁２８６が設けられる。代表的な実施態様において、コンジット２９８は、ピストン２９２の第１の側においてチャンバ２９６と連結され、そこでの圧力はＰｓで示される。副要素２９２の第２の側では、チャンバ２９６がコンジット３００を介してバイパス・ダクト圧力Ｐ2のバイパス空気に接続される。パイロット弁２８６が作動すると、コンジット２９８は圧力Ｐ1のブリード空気にさらされてＰｓはＰ1と同じになる。ばね３０２からの力、及びヘッド部２９１の上流表面と比較した場合のピストン２９２の断面積における差を含む因子を考慮して、弁素子２９０はコンジット１４２を閉じる位置にある。パイロット弁２８６を停止させると、その素子２９９がばねのバイアス力に抵抗して破線の位置へと移動し、コンジットがバイパス・ダクトの圧力Ｐｓにさらされるようになる。そのため、ＰｓはＰ2に等しくなる。そのように低減した圧力Ｐｓにより、弁素子２９０に対するばね３０２の力が素子を破線の位置へと移動させて、コンジット１４２が開くようになり、それにより関連するチャンバ部分１５０又は１５２における圧力が低下する。この圧力の低下は、連動するシュラウド・セグメントを外側へと移動させる。
【００２８】
図１０は、弁の代替実施例を示しており、弁素子３２０は、ダクトからタービン・ケース冷却空気マニホールド（図示せず）に延在するコンジット３２２にちょうつがい式に取り付けられている。そのようなコンジットは、タービンの冷却用として周知である。代表的な実施態様においては、しかしながら、コンジット１４２は支流を形成しており、その支流とコンジット３２２との連絡は素子３２０に制御されている。素子３２０は、コンジット１４２と３２２の間の連絡を封鎖する第１の位置（実線）と、該連絡を可能にし、ダクトとタービン冷却空気マニホールド３２４の間の連絡を封鎖する第２の位置（破線）の間で移動する。弁の始動は、ピストン３３２に接続された連結器３３０を介して行われる。ピストン３３２の第１の側の圧力は、ブリード圧力Ｐ1である。ピストン３３２の第２の側の圧力はＰｓであり、この圧力はパイロット・ソレノイド弁３４０によりＰ1とＰ2の間で切り替え可能である。該第２の側における圧力は、ばね３４２の力によって増大させ得る。図示する実施態様においては、素子３４４とパイロット弁３４０は、それらの作動状態を実線で示し、また、非作動状態を破線で示している。代表的な実施例では、弁素子３２０の作動により高圧圧縮機の先端クリアランスと、低圧タービンの先端クリアランスの両方が増大する。前者の場合は、シュラウド・セグメントの移動によって達成される。後者の場合は、コンジット３２２を通るタービン冷却空気マニホールドまでの冷却空気流を部分的、あるいはその全体をせき止めることによって達成される。
【００２９】
運転中、様々な条件によって構成部材の膨張差が生じる場合があり、そのため、有用なシュラウド条件が異なる。これらの条件には、エンジンを作動させる条件（例えば、急速なエンジン加速（及び、特に、急速な再加速や再噴射））及び航空機の飛行条件（例えば、高Ｇの機動飛行）が包含される。エンジンの加速は、先端部分において軸対称に膨張させる作用を有する傾向があるのに対して、機動飛行中では、非軸対称な作用を有する。制御システム２８０は、エンジン専用の制御システム、あるいは中央航空機制御システムの一部であるか、あるいはそれらに連係させてもよく、ケース・セグメントを外側に向かって移動させるよう弁を作動する際の条件を決定するソフトウェアあるいはハードウェア・アルゴリズムを備えることができる。これらには、エンジン速度、温度、所与の条件における時間、記憶された条件の時刻歴などを含む入力情報に基づくものであってよい。例えば、再噴射については、高出力からの減少後すぐに続く急激な増大を示すスロットルの時刻歴によって検出してもよい。高Ｇ条件は、加速度計、又はそのような条件を実行する制御入力によって検出することができる。制御システムは、Ｇ荷重とエンジン加速（例えば、特に、非再噴射型の加速）とが合わさった過酷な条件に基づいて作動するものであってもよい。
【００３０】
能動式熱系が３０秒を超える十分な応答時間を有するのに対し、空力的移動は非常に速く生じさせることができる（例えば、５秒以内、好ましくは２．０秒以下、又は１．０秒以下）ことが有利である。空気圧的手段によって与えられたシュラウド・セグメントの比較的速い移動は、純熱膨張系の性能を十分に超え、ブレード先端の衝撃の全体あるいは大部分を防ぐことができる。それにも関わらず、広範囲の運転条件にわたって有利な性能をもたらすよう、熱系（例えば、特に受動的熱系）と共に空気圧系を付加的に操作してもよい。衝撃の欠如は、キャパシタンス・プローブなどの先端クリアランス監視デバイスを用いることによって確認することができる。そのようなデバイス又はプローブも又、制御システムに対して入力情報を提供する。
【００３１】
空気圧系は、既存のエンジン構造又はエンジンの再設計あるいは再生において実現することができる。そのような情況において、空気圧系を既存の能動式熱系に置き換えるか、あるいは既存の受動的熱系に追加してもよい。１つの代表的な場合、基準的構造又はエンジンは受動的熱系を有するが能動的熱系は有さない。基準的な構造／エンジンは、初期の静止先端クリアランス（ならし運転の後で決定される）を有するように構成される。受動的熱系により、このクリアランスの初期値を超える膨張の程度が得られる。再設計された構造／エンジンにおいて、空気圧系の存在により静止クリアランスが（例えば、空気的な移動量や、少なくともそれらの主要な部分だけ）低減される。受動的熱系は、基準的な受動的熱膨張の少なくとも主要な部分をもたらすほぼ同様の系で保持するかあるいは置き換えることができる。静止先端のクリアランスを低減することにより、１つ又は多数の性能変化がもたらされる。再設計された構造／エンジンは、クリアランスを低減するために、基準的な構造／エンジンよりもより効率的である、及び／又は大きなパワーを有するものとなる。
【００３２】
１つ又は複数の本発明の実施態様を説明してきた。しかしながら、本発明の趣旨並びに範囲を逸脱することなく様々な変更がなされ得ることは理解されよう。例えば、既存のエンジンの再設計を実行する際、既存エンジンの細部がいずれか特定の手段の細部に影響を与えるか又は表すものであってもよい。従って、その他の実施態様も請求項に記載の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、ガスタービン・エンジンの側面図である。
【図２】図２は、図１のエンジンの高圧圧縮機セクションの、長手方向における部分断面図である。
【図３】図３は、図１のエンジンのフロント・ケース領域の、長手方向における部分断面図である。
【図４】図４は、図３のフロント・ケース領域の部分的な横断面図である。
【図５】図５は、図１のエンジンのアフト・ケース領域の長手方向における部分断面図である。
【図６】図６は、図５のアフト・ケース領域の部分的な横断面図である。
【図７】図７は、シフト移動した状態の図３のフロント・ケース領域の、長手方向における部分断面図である。
【図８】図８は、シフト移動した状態の図５のアフト・ケース領域の、長手方向における部分断面図である。
【図９】図９は、図１のエンジンで使用される弁の概略図である。
【図１０】図１０は、図１のエンジンで使用される別の弁の概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
２０・・・エンジン
５０Ａ−５０Ｄ・・・静翼段
５２Ａ−５２Ｄ・・・ブレード段
５４・・・ロータ・ディスク・スタック
６２・・・シュラウド
６４・・・シュラウド・セグメント
９０、９２・・・チャンバ
１４０・・・コンジット
１４４・・・弁
１５０、１５２・・・サブ・チャンバ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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