(57)【要約】プラットフォーム（４０）とあり継手（４４）との間のブレードルート部（４２）の後部に機械加工されたチューニング用ノッチ（５０）を有する、スウェプトファンブレードなどのガスタービンエンジン用ブレード（３２）。ノッチの適切な寸法および位置によって、ブレードの固有振動数が修正される。このようにして、ノッチは、ブレードの空気力学には影響を与えず、公知の空力励起振動数との一致を避けるようブレードの固有振動数を変えるように設計可能である。ガスタービン用ブレードの固有振動数をチューニングする関連した方法もまた開示される。
2007537385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を有するプラットフォームと、前記プラットフォームの前記上面から上方に延在するエアフォイルと、前記プラットフォームの前記底面から下方に延在するルート部とを備えるガスタービンエンジン用ブレードであって、該ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数はブレードのルート部に画定されたチューニング用ノッチによってチューニングされることを特徴とするガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項２】
前記チューニング用ノッチは前記ルート部の後部側に画定されることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項３】
前記ルート部部分はディスク係合部を有し、前記チューニング用ノッチは前記プラットフォームと前記ディスク係合部との間に画定されることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項４】
前記チューニング用ノッチは前記プラットフォームのすぐ下に画定されることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項５】
前記チューニング用ノッチは丸みをつけられた形状を有することを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項６】
前記ガスタービンエンジン用ブレードはスウェプトファンブレードであることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン用チューニングされたブレード。
【請求項７】
前記ルート部は軸方向に延在するあり継手を有し、前記チューニング用ノッチは前記軸方向に延在するあり継手から離間していることを特徴とする請求項６記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項８】
複数のブレードを保持するロータディスクを備えるガスタービンエンジン用ファンであって、各々の前記ブレードはプラットフォームの底面から垂下するルート部であってロータディスクに画定された対応するブレード取り付けスロットに係合するルート部を有し、各々の前記ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数は前記ルート部に画定されたノッチによってチューニングされることを特徴とするガスタービンエンジン用ファン。
【請求項９】
前記ノッチは前記ルート部の後部に画定されることを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１０】
前記ノッチは前記ルート部の底部末端から離れて前記プラットフォームに隣接することを特徴とする請求項９記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１１】
前記ファンはスウェプトファンであることを特徴とする請求項１０記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１２】
前記ノッチは、一旦ルート部が所定位置に挿入されると、前記ブレード取り付けスロットの外に位置することを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１３】
前記ノッチは丸みをつけられた形状を有することを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１４】
プラットフォームから垂下するルート部を有するガスタービンエンジン用ブレードの固有振動数をチューニングする方法であって、該方法は、ブレードのルート部にノッチを画定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
ノッチはルート部の後面に画定されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
ノッチはプラットフォームのすぐ下に位置することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
ノッチは丸みがつけられた形状を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法によってチューニングされたことを特徴とするファンブレード。
【請求項１９】
プラットフォームとそこから垂下するルート部とを有するガスタービンエンジン用ブレードをチューニングする方法であって、該方法は、ａ）使用の際ブレードがさらされる空力励起振動数を確定し、ｂ）ブレードのルート部部分にノッチを画定することにより空力励起振動数を回避するようにブレードの固有振動数を変更する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
ノッチはルート部の後部側に画定されることを特徴とする請求項１９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、そのようなエンジンのブレードのチューニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンのブレードの設計において本質的な側面は、公知の空力励起振動数と一致するブレード固有振動数を避けるためなどの、ブレードの固有振動数のチューニングである。ブレードの振動の固有振動数が空力励起の高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃ）と一致する場合、破壊的な共振となりうる。よって、ブレードをチューニングすることによって強制振動または共振を最小にすることができる。
【０００３】
ブレードのチューニングは数多くの方法で成し遂げることができる。公知のブレードチューニング技術には、先端形状、長さ、ルート部厚み、固定角度などのブレード設計パラメータを変更することが含まれる。しかしながら、もっとも知られているブレードチューニング技術は、ブレード空気力学や、ブレードにわたる応力分布、製造可能性、または組み立ての容易さなどの他の重要な設計パラメータに有害な影響をもたらす可能性がある。
【０００４】
したがって、ガスタービンエンジンのブレードチューニングの改善が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、改善され、チューニングされたガスタービンエンジンのブレードを提供することである。
【０００６】
また、本発明の目的は、ガスタービンエンジンのブレードをチューニングする改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明によれば、上面および底面を有するプラットフォームと、前記プラットフォームの前記上面から上方に延在するエアフォイルと、前記プラットフォームの前記底面から下方に延在するルート部とを備えるガスタービンエンジン用ブレードであって、該ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数はブレードのルート部に画定されたチューニング用ノッチによってチューニングされる、ガスタービンエンジン用ブレードが提供される。
【０００８】
本発明の他の一般的な態様によれば、複数のブレードを保持するロータディスクを備えるガスタービンエンジン用ファンであって、各々の前記ブレードはプラットフォームの底面から垂下するルート部であってロータディスクに画定された対応するブレード取り付けスロットに係合するルート部を有し、各々の前記ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数は前記ルート部に画定されたノッチによってチューニングされる、ガスタービンエンジン用ファンが提供される。
【０００９】
本発明の他の一般的な態様によれば、プラットフォームから垂下するルート部を有するガスタービンエンジン用ブレードの固有振動数をチューニングする方法であって、ブレードのルート部にノッチを画定するステップを含む方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の一般的な態様によれば、プラットフォームとそこから垂下するルート部とを有するガスタービンエンジン用ブレードをチューニングする方法であって、ａ）使用の際ブレードがさらされる空力励起振動数を確定し、ｂ）ブレードのルート部部分にノッチを画定することにより空力励起振動数を回避するようにブレードの固有振動数を変更する、各ステップを含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施例を例示により示している添付の図面をここで参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は好ましくは亜音速飛行に供される形式のガスタービンエンジン１０を図示しており、該エンジンはおおよそ、直列の流れ連通関係に、周囲空気を通過させて圧送するファン１２と、空気を圧縮する多段圧縮機１４と、圧縮空気を燃料と混合し点火して高温燃焼ガスの環状の流れを発生させる燃焼器１６と、燃焼ガスからエネルギーを抽出するタービン部分１８とを備える。
【００１３】
図２を参照すると、「スウェプト（ｓｗｅｐｔ）」ファンであるファン１２の一部が図示されている。なお、本発明は、径方向軸線に関して対称なブレードを有するファンなど、他の形式のラジアルファンにも有利に適用可能であり、また、圧縮機やタービンロータを含むがこれに限定されないチューニングを必要とするブレードを有する他の形式の回転機器にも同様であることはいうまでもない。
【００１４】
ファン１２は回転軸３１上に設けられ、複数のブレード３２を支持するディスク３０を含み、このブレードはその径方向軸線に関して非対称である。各々のブレード３２は前部の前縁３６と後部の後縁３８とを含むエアフォイル部分３４を有する。エアフォイル部分３４はプラットフォーム４０から半径方向外側に延在する。エアフォイル部分３４とは反対側に、プラットフォーム４０からブレードルート部４２が延在し、ブレードルート部４２がブレード３２をディスク１０に接続する。ブレードルート部４２は軸方向に延在するあり継手４４を含み、あり継手４４はディスク３０内の対応するあり溝４６に係合するように設計されている。「クリスマスツリー形」として一般に知られる下部ルート部形状がディスク１０の同様な形状の溝に係合するような、他の形式の取り付け部が、あり継手４４およびあり溝４６にとって代わることができる。エアフォイル部分３４、プラットフォーム４０、およびルート部４２は好ましくは互いに一体である。
【００１５】
本発明の好ましい実施例によれば、ブレード３２はプラットフォーム４０とあり継手４４との間でブレードルート部４２の後部に設けられたノッチ５０によってチューニングされる。ノッチ５０は応力集中を最小限に抑えるために好ましくは丸みがつけられている。ノッチ５０を形成する際のルート部材料の除去によって、重量の軽減とともに、ブレード３２の重心の変化を可能にする。このようにして、ノッチ５０はブレード３２の固有振動数を修正する。ノッチ５０の適切な寸法および位置によって、ブレード３２の固有振動数を所望の値にすることができる。
【００１６】
好ましくは、チューニング用ノッチ５０は、使用の際にブレードがさらされるであろう空力励起振動数が確定したあとに、ルート部４２の後部に機械加工される。このようにして、ノッチは、公知の空力励起振動数との一致を避けるようブレードの固有振動数を変えるように設計可能である。ノッチ５０は、当業者に明らかな任意の適切な方法によってルート部に画定可能である。
【００１７】
ノッチ５０はプラットフォーム４０によってファンの空気流から離されているので、ブレード３２の空力特性に影響を与えることはない。
【００１８】
ディスク３０のスウェプトブレード３２の固定における最も高い応力は、ブレードの重量の大部分が位置する、前部にみられる。応力が少ないルート部４２の後部にノッチ５０を画定することにより、ノッチ５０がブレード３２の固定における応力分布に与える影響をごくわずかにすることができる。
【００１９】
ノッチ５０は標準的な機械加工機器を用いて容易に加工できる。ノッチ５０は、ブレード固定位置、あり継手４４から離れたところに画定されるので、ディスク３０上のブレード３２の組み立てに影響を及ぼすことはない。
【００２０】
ノッチ５０はかくして、他の設計パラメータに与える影響を最小限に抑えつつ、あるダイナミック共振モードをチューニングする簡単な方法を可能にする。
【００２１】
上記において説明した本発明の実施例は例示的な目的によるものである。したがって当業者は、前記の説明が単に説明的なものであって、種々の代替および改良が本発明の趣旨から逸脱することなく案出され得ることを理解するであろう。したがって本発明は添付の特許請求の範囲に含まれるこれら全ての代替、改良および変形を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスタービンエンジンを部分的に断面で示す側面図。
【図２】本発明の好ましい実施例によるブレードルート部を一部断面で示す、ファンの部分側面図。
【図１】
2007537385.tif 000003
【図２】
2007537385.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月13日(2006.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を有するプラットフォームと、前記プラットフォームの前記上面から上方に延在するエアフォイルと、前記プラットフォームの前記底面から下方に延在するルート部とを備えるガスタービンエンジン用ブレードであって、前記ルート部はディスク係合部を有し、該ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数は前記プラットフォームと前記ディスク係合部との間のブレードのルート部に画定されたチューニング用ノッチによってチューニングされることを特徴とするガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項２】
前記チューニング用ノッチは前記ルート部の後部側に画定されることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項３】
前記チューニング用ノッチは前記プラットフォームのすぐ下に画定されることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項４】
前記チューニング用ノッチは丸みをつけられた形状を有することを特徴とする請求項２記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項５】
前記ガスタービンエンジン用ブレードはスウェプトファンブレードであることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項６】
前記ルート部は軸方向に延在するあり継手を有し、前記チューニング用ノッチは前記軸方向に延在するあり継手から離間していることを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン用ブレード。
【請求項７】
複数のブレードを保持するロータディスクを備えるガスタービンエンジン用ファンであって、各々の前記ブレードはプラットフォームの底面から垂下するルート部を有し、該ルート部はロータディスクに画定された対応するブレード取り付けスロットに係合するディスク係合部を有し、各々の前記ブレードは固有振動数を有し、該固有振動数は前記プラットフォームと前記ディスク係合部との間の前記ルート部に画定されたノッチによってチューニングされることを特徴とするガスタービンエンジン用ファン。
【請求項８】
前記ノッチは前記ルート部の後部に画定されることを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項９】
前記ノッチは前記ルート部の底部末端から離れて前記プラットフォームに隣接することを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１０】
前記ファンはスウェプトファンであることを特徴とする請求項９記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１１】
前記ノッチは、一旦ルート部が所定位置に挿入されると、前記ブレード取り付けスロットの外に位置することを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１２】
前記ノッチは丸みをつけられた形状を有することを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン用ファン。
【請求項１３】
プラットフォームから垂下するルート部を有するガスタービンエンジン用ブレードの固有振動数をチューニングする方法であって、前記ルート部はディスク係合部を有し、該方法は、前記プラットフォームと前記ディスク係合部との間のブレードのルート部にノッチを画定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
ノッチはルート部の後面に画定されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ノッチはプラットフォームのすぐ下に位置することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
ノッチは丸みがつけられた形状を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
請求項１３の方法によってチューニングされたことを特徴とするファンブレード。
【請求項１８】
プラットフォームとそこから垂下するルート部とを有するガスタービンエンジン用ブレードをチューニングする方法であって、前記ルート部はディスク係合部を有し、該方法は、ａ）使用の際ブレードがさらされる空力励起振動数を確定し、ｂ）前記プラットフォームと前記ディスク係合部との間のブレードのルート部部分にノッチを画定することにより空力励起振動数を回避するようにブレードの固有振動数を変更する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
ノッチはルート部の後部側に画定されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記において説明した本発明の実施例は例示的な目的によるものである。したがって当業者は、前記の説明が単に説明的なものであって、種々の代替および改良が案出され得ることを理解するであろう。
【国際調査報告】
2007537385.tif 000005
2007537385.tif 000006
2007537385.tif 000007