(57)【要約】【課題】流路断面積の減少を改善し、圧縮機の効率を向上させる。【解決手段】スペーサ６２Ｅ，６２Ｆの中間部分１４０に沿って、スペーサの中心線５２０、内側面１４２、外側面１４４は外側へ向かってくぼんでいる。ギャップ１６０は、外側面１４４とベーンの内側先端部４８とを隔てる。先端部４８は、外側面１４４の凹面と相補的な凸形状を有するため、ギャップ１６０は、先端部４８のスパンに亘ってほぼ一定である。遠心力で平坦化するため、静止状態では、外側面１４４の曲率半径ＲC1に比べ、先端部の曲率半径ＲC2は僅かに大きい。スパンＬ1を有する外側面１４４の凹部により、中間部分に沿って、コア流路の半径方向のスパンが拡大し、これにより、ベーンのエアフォイルによる流路断面積の減少が補われ、圧縮機の効率が改善される。【選択図】図２
2006138319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が内側開口部から外周まで半径方向に延びている複数のディスク（３４Ａ〜３４Ｇ）と、
各々が前記ディスクの対応する１つによって支持される複数のブレード段（３６Ａ〜３６Ｇ）と、
各々が前記ディスクの隣接するペアの間に位置する複数のスペーサ（６２Ａ〜６２Ｆ）と、
前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサとともに中心軸（５０２）を中心に回転するように、前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサを支持する中心シャフト（２８）と、
を備えるロータ（３２）と、
複数のベーン段（３８Ａ〜３８Ｆ）
を備えるステータと、
を備えるタービンエンジン（２０）であって、
前記スペーサが、所定の長手方向の断面を有する第１のスペーサを少なくとも含み、
前記長手方向の断面は、静止状態で実質的に外側に向かってくぼんだ第１の部分（１４０）を有し、
前記ベーン段が、前記第１の部分において前記第１のスペーサの外側面（１４４）に近接して面している内側ベーン先端部（４８）を有する第１のベーン段を少なくとも含むことを特徴とするタービンエンジン（２０）。
【請求項２】
前記第１のベーン段の前記内側先端部が、長手方向にわたり凸状になっていることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項３】
静止状態で、前記第１のベーン段の前記内側先端部が、前記第１の部分に沿った前記第１のスペーサの外側面の１ｃｍ以内、かつ前記第１の部分に沿った前記第１のスペーサの中心線（５２０）の２ｃｍ以内にあることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項４】
静止状態で、前記第１の部分が、５〜１００ｃｍの長手方向の曲率半径（ＲC1）を有し、前記先端部の面している部分が、第１の部分の長手方向の曲率半径（ＲC1）よりも大きな、５〜５０ｃｍの長手方向の曲率半径（ＲC2）の凸状をなすことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項５】
前記第１の部分が、少なくとも２．０ｃｍの長手方向のスパン（Ｌ1）を有することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項６】
前記第１のスペーサの少なくとも１つが、前記ディスクの前記の隣接するペアのうち少なくとも第１のディスクと実質的に単体として一体形成されることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項７】
前記第１のスペーサの少なくとも１つが、前記ディスクの前記隣接するペアのうち第１のディスクの一部（１２６）と実質的に締まりばめした端部（１２２）を有することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項８】
圧縮下で、前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサを保持する中心から外れた位置の連結部材が存在しないことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項９】
前記第１の部分の前記長手方向の断面が、少なくとも５０００ｒｐｍの速度の運転条件において、実質的に外側に向かってくぼんでいることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項１０】
前記シャフトが、高速シャフトであり、
前記複数のディスクが、高速圧縮機のディスクであることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
【請求項１１】
ブレードの第１の段を支持する第１のディスクと、
ブレードの第２の段を支持する第２のディスクと、
ディスクスペーサと、
を備え、
前記ディスクスペーサが、
前記第１のディスクと一体的に形成されるか、あるいは前記第１のディスクを係合する面を有する第１の端部（１２０）と、
前記第２のディスクと一体的に形成されるか、あるいは前記第２のディスクを係合する面を有する第２の端部（１２２）と、
外側に向かってくぼんだ長手方向の外側面（１４４）および外側に向かってくぼんだ長手方向の断面中心線（５２０）を有する実質的に環状の中間部分（１４０）と、
を有し、
前記外側面が、前記第１のブレード段と前記第２のブレード段との間のルート部同士を結ぶ投影面から、２ｃｍを超えない最大の半径方向の分離を有することを特徴とするガスタービンエンジンロータ。
【請求項１２】
前記中間部分が、少なくとも２．０ｃｍの長手方向のスパン（Ｌ1）を有することを特徴とする請求項１１に記載のロータ。
【請求項１３】
前記第１の端部、前記第２の端部、前記中間部分、前記第１のディスクおよび前記第１のブレード段が、金属材料からなる単一部品の単体として一体形成されることを特徴とする請求項１１に記載のロータ。
【請求項１４】
前記第１の端部、前記第２の端部、前記中間部分、前記第１のディスクおよび前記第１のブレード段が、金属材料からなる複数の部品から、破壊によってのみ分割できるように一体化されて一体的に形成されることを特徴とする請求項１１に記載のロータ。
【請求項１５】
前記第１のディスクと前記第２のディスクとを組み合わせたものであって、
前記スペーサの第１の端部が、前記第１のディスクとともに単体として一体形成され、
前記スペーサの第２の端部が、前記第２のディスクのカラー部分内に締まりばめされることを特徴とする請求項１１に記載のロータ。
【請求項１６】
外側面および内側面を有する外側シュラウドと、
前記シュラウド内側面に位置するルート部および先端部（４８）を有するエアフォイルエレメントと、
を備え、
前記内側面が、長手方向の軸の曲率を実質的に画定するように、第１の方向にくぼんでおり、
前記先端部が、少なくとも第１の長手方向のスパンに沿って、周方向の投影面上で長手方向の凸形状を有することを特徴とするタービンエンジンベーンエレメント。
【請求項１７】
前記第１の長手方向のスパンが、少なくとも１ｃｍであり、
前記第１の長手方向のスパン（Ｌ1）に沿った前記長手方向の凸面が、５〜１００ｃｍの曲率半径を有することを特徴とする請求項１６に記載のエレメント。
【請求項１８】
複数のエレメントがベーンの段を形成するように組み付けられた請求項１６に記載のエレメント。
【請求項１９】
各々が内側開口部からブレードを係合している外周まで半径方向に延びている複数のディスクと、各々が前記ディスクの隣接するペアの間に位置する複数のスペーサと、を備えるロータスタックと、
前記ロータスタックを支持するとともに、前記ロータスタック内に締結部分を有する中央シャフトと、
を備えるガスタービンエンジンにおいて、
ゼロ以外の第１の速度により特徴づけられる少なくとも第１の条件のため、前記スペーサのうち第１のスペーサの長手方向の凹面の外形を確定することと、
前記凹面に対し所望の隙間を効果的にもたらすように、第１のベーンの段のベーン先端部の凸形状および位置を確定すること、
を含むガスタービンエンジン設計方法。
【請求項２０】
模擬実験として実行される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ゼロ以外の第２の速度で繰り返される請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
最初の形態から再設計された形態にエンジン形態を再設計することとして行われる方法であって、
前記最初の形態と比べ、前記再設計された形態が、前記第１のベーンの段における流路に効果的な断面積の増加をもたらすことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
最初の形態から再設計された形態にエンジン形態を再設計することとして行われる方法であって、
前記最初の形態と比べ、前記再設計された形態が、少なくとも前記第１のベーンの段に沿った１つまたは複数の箇所において、より大きな半径方向のスパンをコア流路に局所的に付与することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【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し、特に、中心で連結固定されたロータスタックを有するガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、通常、エンジンの１つまたは複数のセクションに対応する１つまたは複数のロータスタックを備える。ロータスタックは、１つのセクションにおける連続する段の複数のディスクを備える。これらのディスクは、長手方向に間隔を隔てるとともに、ブレードを支持する。ステータ構造は、長手方向にロータディスクの間に位置する周方向のベーン段を備える。ロータディスクは、相対的に回転しないように互いに固定されており、ロータスタックは、共通のスプール（例えば、エンジンの低速／低圧スプール、高速／高圧スプール）上に固定され、他の構成部品に対し回転する。
【０００３】
ロータディスクを一体に連結するために、多数のシステムが用いられている。例示的な中心連結（ｃｅｎｔｅｒ−ｔｉｅ）システムにおいては、ディスクは、スリーブ状のスペーサにより、互いに長手方向に間隔を隔てて保持されている。スペーサは、１つまたは両方の隣接するディスクとともに単体として形成されることもある。しかし、いくつかのスペーサは、隣接するディスクのペアの少なくとも１つから独立している場合があり、締まりばめ、ないしキー構造を介してディスクに係合する。このような締まりばめ、またはキー構造においては、係合を維持するために、ディスクスタックにわたる長手方向の圧縮力を維持することが要求される場合がある。圧縮力は、スタックの対向する両端部を、スタック内を通る中央のシャフトに固定することにより、得られる。スタックは、長手方向の予圧力（ｐｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）を与えた状態でシャフトに取り付けられ、それにより、同等の大きさの引張力が、スタック内のシャフトの部分から与えられる。
【０００４】
別の形態は、周方向に間隔を有するタイロッドの列の使用を含む。タイロッドは、ディスクを一体に連結するようにロータディスクのウエブ部分を通り延びている。そのようなシステムにおいては、対応するスプールは、ロータ内を通るシャフト部分を備えていない場合がある。代わりに、分割したシャフトセグメントが、ロータスタックの１つまたは両方の端部から長手方向外側に延びた形となる。
【０００５】
効率および出力における所望の改良は、タービンエンジンの形態の発展を大いに促進する。効率は、性能上の効率および生産効率を含む。
【０００６】
ＳｕｃｉｕおよびＮｏｒｒｉｓの米国特許出願第１０／８２５，２５５号および第１０／８２５，２５６号（以下、Ｓｕｃｉｕらの出願とする）（特許文献１，２参照）では、１つまたは複数の外側にくぼんだディスク間スペーサを有するエンジンが開示されている。ロータが回転すると、遠心力により、長手方向のロータの圧縮が維持され、スペーサと少なくとも１つの隣接するディスクとの係合が維持される。
【特許文献１】特開２００５−２９９６７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９６７２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、多数のディスクを備えたロータを有するタービンエンジンに関する。各ディスクは、内側開口部から外周に向かって半径方向に延びている。複数のブレード段の各々は、対応する１枚のディスクにより支持される。多数のスペーサは、隣接するディスクのペアの間に延びている。ディスクおよびスペーサを伴って軸を中心に回転するように、中央シャフトはディスクおよびスペーサを支持する。エンジンは、複数のベーン段を有するステータを備える。複数のスペーサは、所定の長手方向の断面を有する第１のスペーサを少なくとも備える。この長手方向の断面は、静止状態で、実質的に外側に向かってくぼんでいる第１の部分を備えていてもよい。第１の部分において第１のスペーサの外側面に近接して面している内側ベーン先端部を有する少なくとも第１のベーン段を、複数のベーン段の中に備えていてもよい。
【０００８】
種々の実施態様においては、第１のベーン段の内側先端部は、長手方向に凸となっていてもよい。静止状態で、第１のベーン段の内側先端部は、例えば、第１の部分に沿った第１のスペーサの外側面から１ｃｍないし２ｃｍ以内であり、第１の部分に沿った第１のスペーサの中心線（ｍｅａｎ）から２ｃｍないし３ｃｍ以内である。静止状態で、第１の部分は、例えば、５〜１００ｃｍの長手方向の曲率半径を有している。第１の部分に面しているベーンの先端部は、例えば、５〜１００ｃｍの長手方向の曲率半径を有しているが、第１の部分の長手方向の曲率半径より大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１では、高速／高圧圧縮機（ＨＰＣ）２２を有するガスタービンエンジン２０が図示されている。高速／高圧圧縮機（ＨＰＣ）２２は、低速／低圧圧縮機（ＬＰＣ）（図示せず）からコア流路５００に沿って流れる空気を受けるとともに、燃焼室２４に空気を供給する。高速／高圧タービン部（ＨＰＴ）および低速／低圧タービン部（ＬＰＴ：図示せず）は、コアの流路に沿った燃焼室の下流側に位置する。エンジンは、さらに、他のシステムまたは構造のうち、主だったものとして、伝達駆動式のファン部（図示せず）およびオーグメンタ（図示せず）を含む。
【００１０】
エンジン２０は、低速シャフト２６および高速シャフト２８を備える。シャフト２６，２８は、エンジンの長手方向の中心軸つまり中心線５０２を中心に回転するように、複数のベアリングシステム３０を介してエンジンの静止構造物に取り付けられている。シャフト２６，２８の各々は、（例えば、溶接により）完全にまたは部分的に一体化したアッセンブリであってもよい。低速シャフトは、ＬＰＣおよびＬＰＴのロータおよびブレードを支持し、低速スプールを形成する。高速シャフト２８は、ＨＰＣおよびＨＰＴのロータおよびブレードを支持し、高速スプールを形成する。図１では、高速シャフト２８に取り付けられたＨＰＣロータスタック３２が図示されている。例示的なロータスタック３２は、対応するブレード段３６Ａ〜３６Ｇを支持する７つのブレードディスク３４Ａ〜３４Ｇを、前方／上流側から後方／下流側に順に備える。隣接するブレード段の各ペアの間に、対応するベーン段３８Ａ〜３８Ｆが、コア流路５００に沿って位置している。ベーンは、コア流路の外側壁４０の一部分を形成する外側プラットフォーム３９Ａ〜３９Ｆにおけるルート部から半径方向内側に延びているエアフォイルを有する。第１のベーン段のエアフォイルは、コア流路の内側壁４６の一部分を形成する内側プラットフォーム４２まで、内側に向かって延びている。以下により詳細に述べるように、Ｓｕｃｉｕらの出願の例示的な実施例とは対照的に、後に続くベーン段のエアフォイルは、内側エアフォイル先端部４８まで延びている。
【００１１】
例示的な実施例においては、各ディスクは、概ね環状のウエブ５０Ａ〜５０Ｇを有する。ウエブ５０Ａ〜５０Ｇは、“ボア（ｂｏｒｅ）”として知られる内側の環状の隆起部分５２Ａ〜５２Ｇから、外側周縁部（ブレードプラットフォームバンド）５４Ａ〜５４Ｇに向かって半径方向外側に延びている。高速シャフト２８の一部分５６が隙間を備えて自由に通過するディスクの中央開口部を、ボア５２Ａ〜５２Ｇが取り囲んでいる。ブレードを、周縁部５４Ａ〜５４Ｇとともに予め単体として（例えば、連続的な微細構造を備えた単一の部品として）形成してもよいし、完全な単体としてではなく（例えば、破壊によってのみ取り外し可能であるように溶接により）一体化してもよいし、あるいは取付機構（例えば、末梢部分における相補的なもみの木形状の溝部に取り付けられるもみの木形状のブレードルート部により、またはばち型（ダブテール）の相互作用、周方向のスロットの相互作用などにより）により非破壊的に取り外しできるように周縁部に取付けてもよい。
【００１２】
一連のスペーサ６２Ａ〜６２Ｆにより、ディスクの３４Ａ〜３４Ｇの隣接するペアが連結される。例示的なエンジンでは、Ｓｕｃｉｕらの出願のスペーサと概ね同様の方法により、第１のスペーサ６２Ａを形成してもよい（例えば、第１のディスクのウエブ５０Ａの後面と第２のディスクとの間に延びている概ね円錐台のスリーブ部として形成する）。例示的なロータスタックでは、Ｓｕｃｉｕらの出願のロータスタックと比べて、第１のスペーサ６２Ａの後端部は、第２のディスクの周縁部５４Ｂと交わるように、わずかに半径方向外側に移動している。この外側への移動は、残りのスペーサの外側への移動と連動しており、これにより、長手方向の圧縮経路を外側に移動させ、以下に述べる空気流の違いをもたらす。
【００１３】
したがって、第１のスペーサ６２Ａは、外側／外部の環状ディスク間キャビティ６５と、から内側／内部の環状ディスク間キャビティ６４Ａと、を隔てている。外側／外部の環状ディスク間キャビティ６５は、第１のベーンの段のプラットフォーム４２を収容し、プラットフォーム４２によりシールされる。しかし、前述のように、１つまたは複数の残りのスペーサ（例えば、例示的なロータスタックにおいて残っている全ての段）は、Ｓｕｃｉｕらの出願の例示的なロータスタックにおけるスペーサに比べて、半径方向外側に移動している。スペーサの上流側および下流側部分は、隣接するディスクにおけるブレード段のプラットフォームバンド５４Ｂ〜５４Ｇに、実質的に一体化または連結していてもよい。したがって、例示的な残りのスペーサ６２Ｂ〜６２Ｆは、対応する内側／内部の環状ディスク間キャビティ６４Ｂ〜６４Ｆを、コア流路５００から隔てており、ここには、外側／外部の環状ディスク間キャビティが実質的に存在しない（第１の内側キャビティ６４Ａに対しては、対応する外側キャビティ６５を有する）。
【００１４】
例示的なロータスタックにおいては、ロータスタックは、前方端部７０および後方端部７２において高速シャフト２８に取り付けられているが、（例えば、ディスクのボアが位置する）中間部分では、シャフト２８に接触していない。後方端部７２において、後方ハブ８０（これは高速シャフト２８の隣接部分と、単体として一体形成してもよく、あるいは事後的に一体化してもよい）は、外側面および前方リム面を有する環状遠位端部８２まで半径方向外側かつ前方に延びている。この外側面は、後方のディスク３４Ｇのプラットフォームバンド５４Ｇの後方部分の内側面と係合している。この係合は、Ｓｕｃｉｕらの出願のハブの係合と同様であってもよい。
【００１５】
Ｓｕｃｉｕらの出願におけるように、例示的な第１のスペーサ６２Ａは、溶接部において互いに接合された前方部分および後方部分から形成される。前方部分は、第１のディスク３４Ａの残りの部分とともに単体として一体形成され、後方部分は、第２のディスク３４Ｂの残りの部分とともに単体として一体形成される。例示的な第２のスペーサ６２Ｂも、また、溶接部において互いに接合された前方部分および後方部分から形成され、かつそれぞれ、隣接するディスク３４Ｂ，３４Ｃの残りの部分とともに単体として一体形成される。しかし、Ｓｕｃｉｕらの出願におけるように、例示的なスペーサ６２Ｂは、断面形状が直線状ではなく、概ね外側へ向かってくぼんだアーチ形の長手方向断面形状を有している。例示的なエンジンにおいては、残りのスペーサは、実質的に全て単一の部品であり、独立して形成され、あるいは隣接するディスクの１つともに単体として一体形成される。図２では、それぞれがスペーサの直後のディスクとともに単体として一体形成されているスペーサ６２Ｄ〜６２Ｆが図示されている。
【００１６】
図２では例示的なスペーサ６２Ｅ，６２Ｆが図示されている。スペーサ６２Ｅ，６２Ｆの各々は、その直後のプラットフォームバンド５４Ｆ，５４Ｇの前方リムに位置する近接後方端部１２０から、遠位前方端部１２１まで、前方に向かって延びている。前方端部１２１は、前方リム面１２３および環状の外側面１２４を備える半径方向内側にへこんだネック１２２を有する。外側面１２４は、プラットフォームバンド５４Ｅおよび５４Ｆの後方部分の内側面１２６と、プレス嵌め、スナップ嵌め、インターフィットなどで嵌合されてもよい。前方端部１２１の肩部１３１の前面１３０は、プラットフォームバンドの後方リム面１３２と接触している。例示的な実施例においては、面１２４と面１２６とのペア、および面１３０と面１３２とのペアは、摩擦係合している（以下でさらに詳細に説明する）。任意選択で、一方または両方の面のペアに、歯（例えば、ギア状の歯または凹凸部：ｃａｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ）などの互いに嵌合するキーイング手段を用いてもよい。
【００１７】
スペーサ６２Ｅ，６２Ｆの各々の中間部分１４０は、端部１２０と端部１２２との間に延びている。少なくともこの中間部分１４０に沿って、長手方向の断面は、外側に向かってくぼんでいる。例えば、内側面１４２と外側面１４４との間の中心線５２０は、外側に向かってくぼんでいる。例示的な実施例においては、この凹面の長手方向のスパンは、面１３０の近傍（直後）から、スペーサの直後に位置するブレード段のブレード前縁部１５０のルート部のすぐ前方まで延びている。実質的に凹面のこのスパンに沿って、内側面１４２ならびに外側面１４４も、（前方端部１２１の少なくとも後方部分から）くぼんでいる。例示的な実施例においては、外側面１４４のこの凹面部分は、長手方向のスパンＬ1を有しており、このスパンＬ1は、対応するディスクとディスクのスパン、つまり間隔Ｌ2の主要部分（例えば、５０〜７０％）を占める。Ｌ1およびＬ2は、スペーサごとに異なっていてもよい。例示的なＬ2は、２〜１５ｃｍ、より具体的には４〜１０ｃｍである。例示的なＬ2の測定においては、対応するプラットフォームバンドの外側面１５２に位置する２つのブレードルート部の翼弦の中心間の長手方向の距離が測定される。例示的なＬ1は、１〜１５ｃｍ、より具体的には２〜８ｃｍである。中間部分１４０にわたる厚さＴは、２〜１０ｍｍ、より具体的には２〜５ｍｍである。したがって、Ｓｕｃｉｕらの出願の例示的なロータと区別されるように、１つまたは複数のスペーサは、隣接するベーンの内側先端部４８に直接的に近接して面している外側面１４４を有する。ギャップ１６０により、外側面１４４は、先端部４８から隔てられている。周方向の投影図（すなわち、各角度位置について重ね合わせた半径および長手方向の位置）を参照すると、先端部４８は、隣接した外側面１４４の凹面と実質的に相補的な凸形状を有している。したがって、ギャップ１６０の半径方向のスパンは、先端部の長手方向のスパンに沿って、ほぼ一定である（例えば、特に、運転速度で）。Ｓｕｃｉｕらの出願のスペーサと同様に、速度が増すと、スペーサがある程度平らになるように、特に、長手方向の中間部分において、スペーサが半径方向に拡張する傾向にある。有利には、特定の定常状態の運転条件や過渡条件、あるいはそのような条件のある範囲において、半径方向のスパンＳを実質的に最小のギャップにするように、先端部４８および外側面１４４の形状は選択される（以下の設計の記述を参照されたい）。さらに、図２では、外側面１４４の長手方向の曲率半径ＲC1が図示されている。この曲率半径は、スパンＬ1の長さ全体に亘り実質的に一定であってもよいし、より大きく変化していてもよい。例示的なＲC1は、５〜１００ｃｍ、より具体的には３０〜１００ｃｍである。同様に、先端部の曲率半径がＲC2として図示されている。例示的な実施例においては、潜在的な平坦化のため、ＲC2の大きさは、静止状態では、ＲC1よりも僅かに大きい。例えば、ＲC2は、約１〜１０％大きい。例示的なギャップのスパンＳは、静止状態において、０〜２ｃｍ、より具体的には０．５〜１ｃｍ（最小であることが望ましい）、より具体的には１〜５ｍｍである。
【００１８】
Ｓｕｃｉｕらの出願に記載されているような潜在的な利点に加えて、スペーサ６２Ｅ，６２Ｆのようなスペーサを用いることにより、さらなる利点が付与される。外側面１４４の半径方向の凹部は、（例えば、同様の端部間の円錐台形の面と比べて）中間部分に沿って、コア流路により大きな半径方向のスパンを付与する。このスパンの拡大は、１つまたは複数の第２の箇所におけるスパンが実質的に維持された状態で、少なくとも第１のベーンの段に沿った１つまたは複数の第１の箇所において、局所的であってもよい。例えば、第２の箇所は、ブレードの段に沿って、ベーンのエアフォイルの前縁（上流側）および後縁（下流側）の端部の近くであり、第１の箇所は、ベーンのエアフォイルに中央に隣接している。半径方向のスパンにおけるこの拡大は、面積法則の効果をもたらし、これにより、ベーンのエアフォイルが存在することにより生じた流路断面積の減少を、少なくとも部分的に補う。これにより、圧縮機の効率が改善され得る。Ｓｕｃｉｕらの出願では、外側ディスク間キャビティの体積／空間が減少する可能性が確認されたが、本発明のスペーサは、そのようなキャビティおよびそれに関連する空気再循環の損失、伝熱などを実質的に排除することができる。例えば、ベーンの内側プラットフォームをなくすことにより、製造上の複雑性をさらに減少させることができる。したがって、円錐台形のスペーサと比べ、凹面は、（ａ）スペーサの外側面と、（ｂ）隣接するブレード段の間のルート部同士を結ぶ円錐台形の投影面、との間に、より大きなピークの半径方向の分離をもたらす。例えば、そのような分離を実質的に備えない基準の形態からの再設計においては、凹面とすることで、半径方向のピークの分離が具体的に１〜５ｍｍ増加する。外側ディスク間キャビティの損失を回避するには、このピークの分離は、具体的に２ｃｍ未満、より具体的には１ｃｍであってもよい。
【００１９】
図３では、ベーンを支持するシュラウドセグメント２００が図示されている。例示的なセグメント２００は、外側シュラウド部２０２を備え、このシュラウド部２０２は、前方長手方向端部２０４と後方長手方向端部２０６との間に延び、かつ長手方向に延びる第１の周方向端部２０８と第２の周方向端部２１０との間に延びている。長手方向端部２０４，２０６は、隣接するケース部品と嵌合するとともに、ケース部品との間をシールする嵌合機構（リップ部など）を備えていてもよい。周方向端部２０８，２１０は、対象となる段の隣接するシュラウドセグメント２００の隣接端部でシールする機構（フェザーシール溝など）を備えていてもよい。
【００２０】
前述の原理は、従来のエンジン形態の再設計において、または独自の設計プロセスにおいて適用され得る。種々の設計技術を用いることができる。種々の設計技術には、模擬実験および実際のハードウェア試験が含まれる。模擬実験／試験は、静止状態および１つまたは複数のゼロを超える速度条件下で行われる。ゼロを超える速度条件は、定常状態の運転条件および過渡条件の一方または両方を含んでいてもよい（例えば、加速、減速およびそれらの組み合わせ）。模擬実験／試験は、スペーサの厚さ、スペーサの曲率または他の形状のパラメータ、ベーン先端の曲率または他の形状のパラメータ、および静止した先端部とスペーサの分離（先端部とスペーサの特定の位置を変更することも含んでいてもよい）などのパラメータを変えて、繰り返し行われる。再設計の結果、最初／基準の形態と比べ、１つまたは複数の相違点が、再設計された形態にもたらされる。基準の形態は、同様のスペーサまたは異なったスペーサ（例えば、円錐台形のスペーサ）を特色としている。
再設計された形態には、１つまたは複数の外側ディスク間キャビティを排除すること、内側ブレードプラットフォームおよびシールを排除すること（１つまたは複数のスペーサ上のシーリング用歯部を排除することを含む）、および面積法則の効果をもたらすことなどが含まれる。
【００２１】
本発明の１つまたは複数の実施例の説明がなされた。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更形態がなされることが理解されるであろう。例えば、従来のエンジン形態の再設計品として適用する場合、従来形態の詳細は、あらゆる特定の実施態様に影響を及ぼす場合がある。他の要素としては、エンジンの大きさは、そのようなエンジンに対するあらゆる実施態様の詳細に対応した寸法に影響を及ぼす。したがって、他の実施例が、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスタービンエンジンの長手方向にわたる部分断面図。
【図２】図１のエンジンの高圧圧縮機のロータスタックの長手方向にわたる部分断面図。
【図３】図１のエンジンの圧縮機ベーンの図。
【図１】
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【図２】
2006138319.tif 000004
【図３】
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