(57)【要約】【課題】ファンシステムを開示する。【解決手段】本ファンシステム（５０）は、空気流（１）を加圧するように構成された前方ファン段（５２）と、前方ファン段（５２）からの加圧空気流（２）の第１の部分（３）を加圧するように構成された先端ファン（７０）を備えた後方ファン段（６０）とを有し、後方ファン段（６０）は、加圧空気流（２）の第２の部分（４）によって駆動されるようになっている。【選択図】      図１
2011127604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンシステム（５０）であって、
空気流（１）を加圧するように構成された前方ファン段（５２）と、
前記前方ファン段（５２）から軸方向後方に設置されかつ該前方ファン段（５２）からの加圧空気流（２）の第１の部分（３）を加圧するように構成された先端ファン（７０）を有する後方ファン段（６０）と、を含み、
前記後方ファン段（６０）が、前記加圧空気流（２）の第２の部分（４）によって駆動されるようになっている、
ファンシステム。
【請求項２】
前記後方ファン段（６０）が、前記前方ファン段（５２）とは独立して回転する、請求項１記載のファンシステム。
【請求項３】
前記後方ファン段（６０）が、後方ファンブレード（６２）の円周方向列を含み、
各前記後方ファンブレード（６２）が空気タービンブレード（８２）として駆動されるように構成された内側部分（６３）を有する、
請求項１記載のファンシステム。
【請求項４】
前記後方ファンブレード（６２）が、空気の流れ（６）を加圧することができる先端ファンブレード（７２）を備えた外側部分（６４）を有する、請求項３記載のファンシステム。
【請求項５】
前記後方ファンブレード（６２）が、前記先端ファンブレード（７２）を支持した弓形シュラウド（６５）を有する、請求項４記載のファンシステム。
【請求項６】
前記先端ファン（７０）から軸方向前方に設置された入口案内ベーン（７４）の円周方向列をさらに含み、
前記入口案内ベーン（７４）が、前記先端ファン（７０）への空気の流れ（６）を調整するように構成された可変ベーンである、
請求項１記載のファンシステム。
【請求項７】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
空気流（１）を加圧するように構成された前方ファン段（５２）と、
圧縮機（１８）と、
前記前方ファン段（５２）から軸方向後方にかつ前記圧縮機（１８）から軸方向前方に設置されると共に該前方ファン段（５２）からの加圧空気流（２）の第１の部分（３）を加圧するようになった先端ファンブレード（７２）の円周方向列を備えた後方ファン段（６０）と、を含み、
前記後方ファン段（６０）が、前記加圧空気流（２）の第２の部分（４）によって駆動されるようになっている、
ガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記後方ファン段（６０）が、前記前方ファン段（５２）とは独立して回転する、請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記後方ファン段（６０）が、前記前方ファン段（５２）からの前記加圧空気流（２）の第２の部分（４）の圧力を低下させる、請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン（１１０）を作動させる方法であって、
前方ファン段（１５２）を使用して空気流（１）を加圧して加圧流（２）を発生させるステップと、
前記加圧空気流（２）の第１の部分（３）を後方ファン段（１６０）の先端ファン（１７０）に向けて導くステップと、
前記加圧空気流（２）の第２の部分（４）を前記後方ファン段（１６０）の空気タービンブレード（１８２）の円周方向列内で膨張させて、圧縮機（１１８）に流入するコア流れ（５）の圧力が低下するようにするステップと、を含む、
方法。
【請求項１１】
前記後方ファン段（１６０）が、前記前方ファン段（１５２）とは独立して回転する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記先端ファン（１７０）に流入する空気の流れ（６）を入口案内ベーン（１７４）で調整するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、加圧空気流によって駆動されるブレード上に設置された先端ファンを有する中圧ファン段を備えたガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボファン航空機ガスタービンエンジンでは、作動時に、空気がファンモジュール、任意選択的ブースタモジュール及び圧縮機モジュール内で加圧される。ファンモジュールを通って流れる空気の一部分は、バイパスストリームとして流れかつ飛行中の航空機を推進するのに必要な推力の一部分を発生させるために使用される。任意選択的ブースタモジュール及び圧縮機モジュールを通して送られた空気は、燃焼器内で燃料と混合されかつ点火されて高温燃焼ガスを発生し、この高温燃焼ガスはタービン段を通って流れ、タービン段は、高温燃焼ガスからエネルギーを取出して、ファン、ブースタ及び圧縮機ロータに動力を供給するようにする。ファン、ブースタ及び圧縮機モジュールは、一連のロータ段及びステータ段を有する。ファン及びブースタロータは一般的に、低圧タービン（ＬＰＴ）によって駆動され、また圧縮機ロータは、高圧タービン（ＨＰＴ）によって駆動される。ファン及びブースタロータは、圧縮機ロータに空気力学的に結合されるが、ファンロータ及び圧縮機ロータは通常、異なる機械回転速度で作動する。
【０００３】
多くの場合、より高いファン圧力比を有するより低いバイパス比エンジンの構成要素として、中程度のファン圧力比を有する高バイパス商業エンジン又は中間バイパスエンジンによる圧縮機、燃焼器、高圧タービン（ＨＰＴ）及び低圧タービン（ＬＰＴ）を含むエンジンコアを使用するのが望ましい。高圧圧縮機（ＨＰＣ）へのブースト圧力及び温度は通常、元の高バイパスエンジンでよりも低バイパス派生エンジンで大幅により高くなる。このことは一般的に、コアの物理的最大コア回転速度及び／又は最大圧縮機吐出温度性能の機械的限界値のために、コア内における最大作動空気流をその全設計修正空気流容量以下に制限することを必要とする。その最大可能能力で元のエンジンコア空気流を作動させながら、バイパスストリームに対するファン圧力比を大幅に増大させて派生エンジンの推力可能能力を最大にする方法を見出すのが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、元のエンジンコアをその全空気流性能付近で作動させながら、バイパスストリームに対するファン圧力比を大幅に増大させて派生エンジンの推力可能能力を最大にするのを可能にするファンシステムを有するのが望ましいと言える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の必要性つまりニーズは、ファンシステムを提供する例示的な実施形態によって満たすことができ、本ファンシステムは、空気流を加圧するように構成された前方ファン段と、前方ファン段からの加圧空気流の第１の部分を加圧するように構成された先端ファンを備えた後方ファン段とを有し、後方ファン段は、加圧空気流の第２の部分によって駆動されるようになっている。
【０００６】
本発明の１つの態様では、後方ファン段は、前方ファン段とは独立して回転する。
【０００７】
本発明の別の態様では、後方ファン段は、加圧空気の流れからエネルギーを取出すようになったタービン翼形部と空気の流れを加圧するようになった先端ファンブレードとを備えた空気タービンブレードを有する。
【０００８】
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。しかしながら、本発明は、添付図面と関連させて行った以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による中間ファン段の例示的な実施形態を備えたガスタービンエンジンの一部分の概略断面図。
【図２】中間ファン段の例示的な実施形態を有する本発明による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
様々な図全体を通して同一の参照符号が同じ要素を表している図面を参照すると、図１は、本発明の例示的な実施形態を組入れた例示的なターボファンガスタービンエンジン１０を示している。この例示的なガスタービンエンジン１０は、エンジン中心軸線１１と、周囲空気１の流入流を受けるファン１２と、任意選択的ブースタ又は低圧圧縮機（ＬＰＣ）（図１には図示せず）と、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８と、ＨＰＣ１８によって加圧した空気と燃料を混合して高圧タービン（ＨＰＴ）２２を通って下流方向に流れる燃焼ガスを発生させる燃焼器２０と、それにより燃焼ガスがエンジン１０から吐出される低圧タービン（ＬＰＴ）２４とを含む。ＨＰＴ２２は、ＨＰＴシャフト２３を使用してＨＰＣ１８に結合されて、実質的に高圧ロータ２９を形成する。低圧シャフト２５は、ＬＰＴ２４をファン１２（及び存在する場合には任意選択的ブースタ）に接合して実質的に低圧ロータ２８を形成する。第２のつまり低圧シャフト２５は、高圧ロータ２９と同軸にかつ該高圧ロータ２９の半径方向内側に回転可能に配置される。低圧ロータ２８及び高圧ロータ２９は、空気力学的に結合されるが、それらロータは機械的に結合されていないので独立して回転する。
【００１１】
コアを通って流れる空気を加圧するＨＰＣ１８は、長手方向中心軸線１１の周りで回転するロータ１９を有する。ＨＰＣシステムは、長手方向中心軸線１１の周りで円周方向に配置された複数の入口案内ベーン（ＩＧＶ）３０及び複数のステータベーン３１を含む。ＨＰＣ１８はさらに、ロータハブ３９又は別個のディスクの形態になった対応するロータから半径方向外向きに延びる対応するロータブレード４０、或いは一体形ブリスク、或いはあらゆる従来型の方式になった環状ドラムを有する複数のロータ段１９を含む。高圧ロータ２９は、好適な軸受を用いた公知の支持方法を使用してエンジン固定フレーム内に支持される。
【００１２】
各ロータ段１９と協働するのは、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたステータベーン３１を備えた対応するステータ段である。図１には、軸流高圧圧縮機１８におけるステータベーン及びロータブレードの例示的な配置を示している。ロータブレード４０及びステータベーン３１は、コア空気流８を軸方向段内において連続的に加圧するようになった対応する空気力学的な輪郭又は外形を有する翼形部を形成する。ロータブレード４０は、ロータブレード先端を囲む環状ケーシング３８内で回転する。作動中に、コア空気流８の圧力は、空気がステータ及びロータ翼形部を通して減速しかつ拡散するにつれて増大する。
【００１３】
図１は、空気流１を加圧する前方ファン段５２を含むファンシステム５０を示している。加圧空気流２は、前方ファン段５２から軸方向後方に流出する。中心軸線１１と同軸になっている固定環状スプリッタ４６が、前方ファン段５２の軸方向後方に設置される。図１に示すように、環状スプリッタ４６は、加圧空気流２を第１の部分３と第２の部分４とに分割する。
【００１４】
ファンシステム５０は、環状スプリッタ４６の軸方向後方に設置された後方ファン段６０を有する。後方ファン段６０は、後方ファンロータ６１を含みかつ後方ファンブレード６２の円周方向列を有する。後方ファン段６０は、中心軸線１１の周りで回転するが、高圧圧縮機１８又は前方ファン段５２とは機械的に結合されていない。後方ファン段６０は、エンジン１０の作動時に前方ファン段５２及び高圧圧縮機１８の前方段に空気力学的に結合されるが、後方ファン段６０は、低圧ロータ２８及び高圧ロータ２９とは機械的に独立して回転する。従って、後方ファン段６０は、その上流に設置された前方ファン段５２とは独立して回転する。
【００１５】
図１に示すように、後方ファン段６０は、長手方向軸線１１の周りで円周方向に配置された後方ファンブレード６２の列を含む。各後方ファンブレード６２は、半径方向内側部分６３及び外側部分６４を有する。後方ファンブレード６２の半径方向内側部分６３は、該内側部分６３に流入する加圧空気流７からエネルギーを取出すことができる空気タービンブレード８２として駆動されるように構成される。公知の空気タービン翼形部形状は、後方ファンブレード６２の内側部分６３を構成する上で使用することができる。空気流が内側部分６３上を流れる時に、空気流は、膨張してより低い圧力及びより低い温度を有する空気の流出流５７を形成しかつ後方ファンブレード６２にエネルギーを与えて後方ファン段６０を駆動する。
【００１６】
図１に示すように、各後方ファンブレード６２は、外側部分６４と、内側部分６３及び外側部分６４間に配置された弓形シュラウド６５とを有する。後方ファンブレード６２の外側部分６４は、空気の流入流６を加圧することができる先端ファンブレード７２となるように構成される。弓形シュラウド６５は先端ファンブレード７２を支持する。後方ファンブレード６２の外側部分は、空気の流入流６を加圧することができるファンブレードとしての公知の翼形部形状を有する。後方ファン段６０の組立て状態では、各ブレード６２の弓形シュラウド６５は、円周方向に隣接するファンブレード６２の弓形シュラウドに当接して、環状プラットフォームと先端ファンブレード７２を備えた先端ファン７０とを形成する。１つの実施形態では、各後方ファンブレード６２は、弓形シュラウド６５によって支持された１つの先端ファンブレード７２を有する。別の実施形態では、各後方ファンブレード６２は、弓形シュラウド６５によって支持された複数の先端ファンブレード７２を有することができる。
【００１７】
図１に示すように、後方ファン段６０は、前方ファン段５２からの加圧空気流２の第１の部分３を加圧するように構成された先端ファン７０を有する。先端ファン７０は、空気タービンブレード８２として作用する後方ブレード内側部分６３によって駆動される。先端ファン７０を備えた後方ファン段６０は、加圧空気流２の第２の部分４によって駆動される。後方ファンブレード６２の内側部分６３は、加圧空気ストリームからエネルギーを取出すことができる空気タービンブレードとして働くように構成され、一方、後方ファンブレード６２の外側部分６４は、空気流を加圧することができる圧縮型の翼形部となるように構成される。内側部分６３は、加圧空気の流れからエネルギーを取出すようになったタービン型の翼形部８４を有する空気タービンブレード８２である。それに代えて、後方ファンブレード６２の外側部分６４は、本明細書では先端ファンブレード７２と呼ばれる。先端ファンブレード７２は、空気の流れ６を加圧して、加圧先端流５６（図１参照）を発生させることができる。
【００１８】
図１に示すように、ファンシステム５０はさらに、後方ファン段６０の先端ファン７０の軸方向前方に設置された入口案内ベーン（ＩＧＶ）７４の円周方向列を含む。ＩＧＶ７４は、さらなる加圧を行なうのに好適なように先端ファン７０に流入する空気流６となるように流入空気流３を配向し直すことができる公知の翼形部形状を有する。ＩＧＶ７４は、内側ケーシング６８（図１参照）及び／又はスプリッタ４６によって好適に支持される。後方ファン段６０の作動の制御を高めるために、ファンシステム５０は、先端ファン７０に対する空気の流れ６を調整するように構成された可変ベーンを備えた入口案内ベーン７４を有することができる。先端ファン７０に導かれる空気流６の量及び配向は、公知のアクチュエータ７５を使用してＩＧＶ７４の一部分を好適に移動させてスタッガ角度を変化させることによって、変更することができる。
【００１９】
図２は、空気流１を加圧するように構成された複数の前方ファン段１５２を有する複数段ファン１１２を備えたガスタービンエンジン１１０の例示的な実施形態を示している。図２に示す例示的なエンジン１１０では３つの前方ファン段１５２を示しているが、特定の用途に合わせてあらゆる好適な数の前方ファン段を選択することができる。前方ファン段は、ファンに流入する流れストリーム１を加圧して加圧流ストリーム２を発生させる。前方ファン段は、低圧タービン１２４及び低圧タービンシャフト１２５を含む低圧ロータ１２８によって駆動される。ガスタービンエンジン１１０はさらに、高圧タービン１２２及び高圧シャフト１２３を有する高圧ロータ１２９によって駆動される圧縮機１１８を含む。ＨＰＣ１１８は、長手方向中心軸線１１の周りで回転しかつコアを通って流れる空気８を加圧するロータ１９を有する。ＨＰＣシステムは、長手方向中心軸線１１（例えば、図１参照）の周りで円周方向に配置された複数のステータベーンを含む。ＨＰＣ１１８はさらに、ロータハブ１３９又は別個のディスクの形態になった対応するロータから半径方向外向きに延びる対応するロータブレード１４０、或いは一体形ブリスク、或いはあらゆる従来型の方式になった環状ドラムを有する複数のロータ段１１９を含む。高圧ロータ１２９は、好適な軸受を用いた公知の支持方法を使用してエンジン固定フレーム内に支持される。高圧タービン１２２及び低圧タービン１２４は、燃焼器１２０内で発生しかつ高温排気ストリーム９２として流出する燃焼ガスによって駆動される。
【００２０】
ガスタービンエンジン１１０のこの例示的な実施形態は、軸方向最終前方ファン段１５２の軸方向後方に設置された環状スプリッタ１４６（図２参照）を含む。スプリッタ１４６は、前方ファン段１５２からの加圧流ストリーム２を分岐させて、該加圧流２の第１の部分３及び第２の部分４を形成するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、ガスタービンエンジン１１０のこの例示的な実施形態は、スプリッタ１４６の軸方向後方にかつ圧縮機１１８の軸方向前方に設置された後方ファン段１６０を含む。図２に示すように、後方ファン段１６０は、前方ファン段１５２からの加圧空気流２の第１の部分３を加圧するように構成された先端ファン１７０を有する。先端ファン１７０は、空気タービンブレード１８２として作用する後方ブレード内側部分１６３によって駆動される。先端ファン１７０を備えた後方ファン段１６０は、加圧空気流２の第２の部分４によって駆動される。後方ファンブレード１６２の内側部分１６３は、加圧空気ストリームからエネルギーを取出すことができる空気タービンブレードとして働くように構成され、一方、後方ファンブレード１６２の外側部分１６４は、空気流を加圧することができる圧縮型の翼形部となるように構成される。内側部分１６３は、加圧空気の流れからエネルギーを取出すようになったタービン型の翼形部１８４を有する空気タービンブレード１８２である。それに代えて、後方ファンブレード１６２の外側部分は、本明細書では先端ファンブレード１７２と呼ばれる。先端ファンブレード１７２は、空気の流れ６を加圧して、加圧先端流５６（例えば、図１参照）を発生させることができる。後方ファン段１６０は、該後方ファン段１６０を駆動する加圧空気流の圧力及び温度を低下させる。公知の空気タービン翼形部形状、材料及び製造方法は、後方ファンブレード１６２の内側部分１６３を構成する上で使用することができる。空気流が内側部分１６３上を流れる時に、空気流は、膨張してより低い圧力及びより低い温度を有する空気の流出流５７を形成しかつ後方ファンブレード１６２にエネルギーを与えて後方ファン段１６０を駆動する。
【００２２】
図２に示す例示的なガスタービンエンジン１１０はさらに、先端ファンブレード１７２の軸方向前方に設置された入口案内ベーン（ＩＧＶ）１７４の円周方向列を含む。公知の翼形部形状、材料及び製造方法は、ＩＧＶ１７４を構成する上で使用することができる。ＩＧＶ１７４は、図１に示す装置と同様に先端ファン１７０内への空気の流れのボリュームを制御する。先端ファン１７０内への空気の流れの制御を高めるために、入口案内ベーン１７４は、先端ファン７０に対する空気の流れを調整するように構成された可変ベーンにする。先端ファン７１０に導かれる空気流の量及び配向は、公知のアクチュエータ１７５を使用してＩＧＶ１７４の一部分を好適に移動させることによりスタッガ角度を変化させることによって、変更することができる。
【００２３】
本発明の１つの態様では、図２（及び図１）に示す例示的なガスタービンエンジン１１０はさらに、内側バイパス流５６を流すようになった環状内側バイパス通路１４２と、外側バイパス流５を流すようになった環状外側バイパス通路１４４とを含む。外側バイパス流５は、外側バイパス通路１４４を通って流れかつ先端ファン１７０によって加圧されない。内側バイパス流６（図１参照）は、先端ファン１７０によって加圧されかつ加圧先端流５６として流出する。後方ファン段１６０の下流に設置された前方ミキサ１４８は、より高い圧力の内側バイパス流５６及びより低い圧力の外側バイパス流５を混合して混合バイパス流９を形成しかつ静圧平衡状態を発生させるのを強化するために設けられる。ミキサ１４８として、公知のミキサ（代わりに、当技術分野では可変面積バイパス噴射器つまりＶＡＢＩとして知られている）を使用することができる。外側バイパス通路１４４における逆流は、該外側バイパス通路１４４の前方領域付近に設置した公知のブロッカドア１４５を使用することによって防止することができる。エンジンの作動時において、可変ＩＧＶ１７４を開いて先端ファン１７０によってさらに加圧させる時には、ブロッカドアを閉鎖方向に作動させる。ガスタービンエンジン１１０はさらに、低圧タービン２４の下流に設置されかつ該低圧タービン２４からの高温排気９２及び比較的より低温のバイパス空気流ストリーム９１の混合を高めるようになった後方ミキサ９４（代わりに、当技術分野では可変面積バイパス噴射器つまりＶＡＢＩとして知られている）を含む。この目的のために、公知のミキサ（ＶＡＢＩ）を使用することができる。エンジン作動時において、前方ファン段１５２及び後方ファン段１６０の作動性は、公知の方法つまり可変ＩＧＶ１４４、ブロッカドア１４５、前方ミキサ１４８及び後部ＶＡＢＩ１９４の作用を使用して必要に応じて好適にスケジュールすることによって制御することができる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、後方ファン段６０、１６０（代わりに、本明細書では中圧ファン段つまりＩＰＦＳと呼ばれる）は、当技術分野では公知のコアスプールに結合されたコア駆動ファン段とは異なって、先端ファン７０、１７０を組入れた個別の独立回転スプールである。さらに、本明細書で説明するように、ＩＰＦＳは、その外側部分における先端ファンブレード７２、１７２と、内側部分における空気タービンブレード８２、１８２とを有する。ＩＰＦＳスプールは、ファン空気の一部がＩＰＦＳの先端に送給されるように前方ファン５２、１５２とＨＰＣ１８、１１８との間に設置され、ＩＰＦＳの先端において、その圧力はＩＰＦＳ先端ファンブレード７２、１７２によってさらに高められ、次に内側バイパス通路４２、１４２に送給される。前方ファン流２の内側部分４は、ＩＰＦＳの内側部分におけるタービンブレード８２、１８２に送給され、タービンブレード８２、１８２において、前方ファン流２の内側部分は膨張してファン先端を駆動する動力を与えるようになる。タービンの出口からの流れは、ＨＰＣ１８、１１８の入口に送給される。ＩＰＦＳタービンブレード８２、１８２によるエネルギーの取出しは、ＨＰＣ内へのブースト圧力及び温度を前方ファン出口５２、１５２におけるブースト圧力及び温度以下に低下させる。前方ファン５２、１５２及びＩＰＦＳ先端ファン７０、１７０の圧力比の賢明な選択によって、高圧圧縮機１８、１１８に対する入口条件を、元の（基準）エンジン設計条件に整合させかつ派生エンジンによるコア流れ能力の使用を最大にすることができる。同時に、前方ファン５２、１５２及びＩＰＦＳ６０、１６０は、バイパス流９のための所望のより高いバイパス空気圧力をもたらす。
【００２５】
繰返し調査によると、同一のファン空気流寸法において派生混合流ターボファンよりも最大２０％まで、既存のコアにおける発生可能推力を増大させることができることを示した。ＨＰＣへの温度レベルは、元のコア機械設計限界値の範囲内で補正流れ能力の最大使用を可能にする元のハードウェア設計条件に容易に整合させることができる。公知の方法を使用した流路アーキテクチャ調査を行って、ＩＰＦＳのための必要な取付け構造並びにファン先端及びタービンハブの空気力学的設計特性を設定することができることは、当業者には分かるであろう。本明細書に示すこの例示的な実施形態では、ＩＰＦＳは、ファンフレーム構造体内に取付けるのが好ましく、従って付加的なプールを取付けるための付加的な主エンジンフレームを必要としない。
【００２６】
図１及び図２を参照すると、ファンシステム５０、１５０を作動させる例示的な方法は、次のステップを含む。ファンシステム５０、１５０内に流れている空気流１は、前方ファン段５２、１５２内で加圧されて該前方ファン段から流出する加圧流２を発生させる。加圧流２は、例えば環状スプリッタ４６、１４６を使用するような好適な手段を使用して第１の部分３及び第２の部分４に分岐される。加圧空気流２の第１の部分３は次に、後方ファン段６０の先端ファン７０に向けて導かれる。加圧流２の一部分は、外側バイパス通路４４、１４４を通って流れて、外側バイパス流５を発生させる。後方ファン段６０は、前方ファン段５２とは独立して回転する。加圧空気流２の第２の部分４は、後方ファン段６０の空気タービンブレード８２の円周方向列に向けて導かれて、該後方ファン段６０が加圧空気によって駆動されるようになる。この時点で、後方ファン段６０の内側部分６３、１６３に流入するより高い圧力の流入流７は、より低い圧力の流出流５７に膨張する。この膨張時に、後方段６０、１６０の内側部分６３、１６３における膨張空気流の温度は、低下する。従って、圧縮機１８、１１８に流入するコア流れ８の温度及び圧力は、低下する。
【００２７】
この例示的な方法はさらに、先端ファン７０、１７０に流入する流れ６を加圧して加圧先端流５６（図１及び図２参照）を発生させるステップを含む。先端ファン７０に流入する空気の流れ６は、入口案内ベーン７４、１７４で調整される。具体的には、先端ファン７０、１７０を通って流れる空気の量は、入口案内ベーン７４、１７４によって独立して制御される。より具体的には、入口案内ベーン７４、１７４のスタッガは、エンジン１０、１１０のファン圧力比、推力及び性能要件に基づいて先端ファン７０、１７０を通る空気流の量を選択的に制御するように変更される。ほぼゼロ空気流量と最大吐出空気流量との間での空気６の調整は、必要に応じて入口案内ベーン７４、１７４のスタッガを変更することによって行われる。この例示的な実施形態では、入口案内ベーン７４、１７４は、公知のアクチュエータ７５、１７５によって機械的に操作されかつ公知の主エンジン制御システム（図示せず）によって作動される。別の実施形態では、入口案内ベーン７４、１７４は、あらゆる好適なメカニズムによって作動される。さらに、この例示的な方法は、環状外側バイパス通路４４、１４４内における外側バイパス流５を環状内側バイパス通路４２、１４２内における先端ファン７０、１７０からの先端流５６と混合させて、混合バイパス流９を形成するステップを含む。外側バイパス通路４４、１４４付近に設置されたドア４５、１４５は、部分的に閉じた位置とほぼ完全に開いた位置との間で該ブロッカドア４５、１４５を調整することによって、外側バイパス通路１４４内における逆流を防止するように作動するようになる。公知の主エンジン制御システム（図示せず）によって作動される機械的アクチュエータは、本明細書で示す例示的な実施形態で使用される。本明細書で説明した方法は任意選択的に、公知の型の前方ミキサを作動させて外側バイパス流５及び先端流５６の混合を制御しかつ好適な静圧平衡状態を達成するステップを含む。さらに、本方法は、公知の型の後方ミキサ９４、１９４を作動させて前方ファン段１５２及び後方ファン段１６０の作動特性並びにエンジン１０、１１０性能を制御するステップ含む。前方ミキサ４８、１４８、後方ミキサ９４、１９４、ブロッカドア４５、１４５、及び入口案内ベーン７４、１７４は、エンジン制御システム（図示せず）を使用した制御方式で作動させて、エンジン１０、１１０の作動特性及び性能を最大にするようにする。
【００２８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を使用して本発明を開示し、また当業者が本発明を製作しかつ使用することを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００２９】
１  周囲空気
２  前方ファン段からの加圧空気流
３  前方ファン段からの加圧空気流の第１の部分
４  前方ファン段からの加圧空気流の第２の部分
５  外側バイパス流
６  内側バイパス流
７  後方ファン段への加圧空気流
８  コア空気流
９  混合バイパス流
１０、１１０  ガスタービンエンジン
１１  エンジン中心軸線
１２、１１２  ファン
１８、１１８  高圧圧縮機（ＨＰＣ）
１９、１１９  ロータ段
２０、１２０  燃焼器
２２、１２２  高圧タービン（ＨＰＴ）
２３、１２３  ＨＰＴシャフト
２４、１２４  低圧タービン（ＬＰＴ）
２５、１２５  低圧シャフト
２８、１２８  低圧ロータ
２９、１２９  高圧ロータ
３０  入口案内ベーン（ＩＧＶ）
３１  ステータベーン
３８  ケーシング
３９、１３９  ロータハブ
４０、１４０  ロータブレード
４２、１４２  環状内側バイパス通路
４４、１４４  環状外側バイパス通路
４５、１４５  ブロッカドア
４６、１４６  スプリッタ
４８、１４８  前方ミキサ
５０  ファンシステム
５２、１５２  前方ファン段
５６  加圧先端流
５７  後方ファンブレードからの流出流
６０、１６０  後方ファン段
６１  後方ファンロータ
６２、１６２  後方ファンブレード
６３、１６３  後方ファンブレードの半径方向内側部分
６４、１６４  後方ファンブレードの半径方向外側部分
６５  弓形シュラウド
６８  内側ケーシング
７０、１７０  先端ファン
７２、１７２  先端ファンブレード
７４、１７４  入口案内ベーン（ＩＧＶ）
７５、１７５  アクチュエータ
８２、１８２  空気ファンブレード
８４、１８４  タービン型の翼形部
９１  低温のバイパス空気流ストリーム
９２  高温排気ストリーム
９４、１９４  後方ミキサ
【図１】
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【図２】
2011127604.tif 000004