(57)【要約】隣接する遷音速ロータブレード先端（３０）の前縁（４６）に生じる斜め衝撃波（４４）の脚部（４５）と整列した下流側縁部（３９）を有する抽気孔（３６）の列を用いて、圧縮機のガス流路（４２）から衝撃波を誘起する境界層を抽気することによって、遷音速ガスタービンエンジン圧縮機（２０）の効率を向上させる方法および装置を提供する。
2007536459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷音速ガスタービンエンジン圧縮機であって、
回転中心軸と、前記圧縮機を通流するガス流路内に延びる複数のブレードと、を備えるロータであって、前記ブレードの各々は、ブレード先端と、対向する正圧表面と負圧表面との間に画定された前縁と、を有し、前記ロータは、前記ブレード先端に近接するガス流が超音速となって、前記前縁において発生し、隣接するブレードの前記負圧表面上の衝撃脚部において終端をなす斜め衝撃波を生じさせるような速度で、前記回転軸を中心に回転可能であるロータと、
前記ロータを取り囲むとともに、前記ガス流路の半径方向外側の境界を画定する外側シュラウドと、
前記ガス流路と外側抽気通路との間にガス流の連通をもたらすように、前記ブレード先端に隣接する前記外側シュラウドの少なくとも一部分に亘って延びるとともに、抽気孔の列を画定する複数の抽気孔と、
を備え、
前記抽気孔の列は、前記衝撃脚部とガス流の方向に実質的に整列する前記列の下流側縁部を画定するとともに、該下流側端部の上流に延び、
前記列内の前記抽気孔は、前記外側シュラウドに隣接する前記ガス流路から衝撃波誘起境界層の少なくとも一部分を抽気するように、寸法、数および位置が選択されることを特徴とする遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項２】
前記抽気孔の列は、前記斜め衝撃が生じる前記ブレードの前記前縁と実質的に整列する前記列の上流側縁部を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項３】
前記抽気孔の列は、前記隣接するブレードの前記衝撃脚部の各々の上流で、かつ前記斜め衝撃が生じる前記ブレードの前記前縁の下流に配設されることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項４】
前記圧縮機が軸流圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項５】
前記抽気孔の列は、前記外側シュラウドの周囲に沿って円周方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項６】
前記抽気通路は、前記外側シュラウドを囲む環状のキャビティであることを特徴とする請求項５に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項７】
前記抽気孔の前記選択が、前記抽気孔の列によって前記ガス流路を通流する全ガス流の５％未満が抽気されるようになされることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項８】
前記抽気孔は、前記抽気孔によって前記全ガス流の約１％が抽気されるように配設され、かつ寸法決めされることを特徴とする請求項７に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項９】
前記外側シュラウドは、抽気排出開口部を画定し、
前記抽気排出開口部は、前記複数の抽気孔を介して前記外側抽気通路内に抽気されたガス流を前記ガス流路内に戻すように、前記外側抽気通路と前記ガス流路との間にガス流連通をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１０】
前記抽気排出開口部は、前記ロータの下流に配設されることを特徴とする請求項９に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１１】
前記抽気孔の列は、前記ガス流方向に垂直な平面に対して実質的に平行な帯を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１２】
前記抽気孔の列は、前記ガス流方向に垂直な平面に対して所定の角度を有して配設された帯を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１３】
前記抽気孔の列は、前記下流側縁部と前記上流側縁部との間に少なくとも３列の抽気孔を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１４】
遷音速ガスタービンエンジン圧縮機から衝撃波誘起境界層を抽気する方法であって、
圧縮機のガス流路内に延びる複数のブレードを有するロータと、該ロータを囲む外側シュラウドと、を提供するステップと、
前記ブレードの先端に近接するガス流が超音速になって、前記先端の各々の前縁において発生し、隣接するブレードの負圧表面上の衝撃脚部で終端をなす斜め衝撃波を生じさせるように前記ロータを回転させるステップと、
前記斜め衝撃波によって誘起される境界層に対応する所定の領域において前記外側シュラウドに複数の抽気孔を配設するステップと、
前記衝撃波誘起境界層を前記ガス流路外に抽気するステップと、
を含む衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１５】
前記衝撃波誘起境界層を受動的に抽気するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１６】
前記複数の抽気孔を抽気孔の列として配列するステップと、
前記抽気孔の列の下流側縁部が前記斜め衝撃波の前記衝撃脚部と前記ガス流路内のガス流方向に実質的に整列するように前記抽気孔の列を位置決めするステップと、
をさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１７】
前記ガス流路を通流する全ガス流の約１％が前記抽気孔によって抽気されるように、前記抽気孔の数および寸法を選択するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１８】
前記抽気孔を介して抽気されたガスを前記ガス流路内に戻すように排出するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１９】
前記ガスが、前記ロータの下流の前記ガス流路内に再導入されることを特徴とする請求項１８に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの改良型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン圧縮機から空気を抽気することは周知である。圧縮機から抽気された空気は、エンジンまたは航空機への加圧空気および／または冷却空気の供給源として使用されることがあるが、空気は基本的に、運転エンベロープおよび圧縮機全体効率を向上させるために圧縮機から抽気されており、これは改良サージマージンとして表わされることが多い。「設計外（ｏｆｆ  ｄｅｓｉｇｎ）」の条件において空気流とブレード前縁との間の入射角が増大すると、ブレード負圧側の流れが剥離しやすくなり、これにより、ブレード失速（ストール）、および最終的に圧縮機に完全なサージが生じる。ブレード先端に隣接したこの失速空気流を外に抽気することにより、圧縮機のサージマージンが増大する。これにより相応して圧縮機の全体効率が向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、圧縮機のブレードにおける空気流の剥離は、ブレード前縁入射角の増大以外の要因からも生じ得る。特に、固定外側シュラウドの境界層と、シュラウド内で回転する超音速圧縮機ブレード先端により生じる衝撃波との相互作用によって、さらなる流れの剥離が生じやすくなり、したがって、ブレードストールが生じ、完全な圧縮機のサージに至る可能性がある。亜音速圧縮機内では、入口流は亜音速であるが、高速圧縮機のロータブレード先端に対する流れは超音速となり、ブレード先端において剥離を誘起する衝撃波を発生させる可能性がある。
【０００４】
したがって、従来技術の上記および他の制限に対処する改良型圧縮機を提供することが求められており、したがって、これが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、効率が改善されたガスタービンエンジン圧縮機を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、遷音速ガスタービンエンジン圧縮機が提供され、該圧縮機は、回転中心軸と、前記圧縮機を通流するガス流路内に延びる複数のブレードと、を備えるロータであって、前記ブレードの各々は、ブレード先端と、対向する正圧表面と負圧表面との間に画定された前縁と、を有し、前記ロータは、前記ブレード先端に近接するガス流が超音速となって、前記前縁において発生し隣接するブレードの前記負圧表面上の衝撃脚部（ｓｈｏｃｋ  ｆｏｏｔ）において終端をなす斜め衝撃波を生じさせるような速度で、前記回転軸を中心に回転可能であるロータと、前記ロータを取り囲むとともに、前記ガス流路の半径方向外側の境界を画定する外側シュラウドと、前記ガス流路と外側抽気通路との間にガス流の連通をもたらすように、前記ブレード先端に隣接する前記外側シュラウドの少なくとも一部分に亘って延びるとともに、抽気孔の列を画定する複数の抽気孔と、を備え、前記抽気孔の列は、前記衝撃脚部とガス流方向に実質的に整列する前記列の下流側縁部を画定するとともに、該下流側端部の上流に延び、前記列内の前記抽気孔は、前記外側シュラウドに隣接する前記ガス流路から衝撃波誘起境界層の少なくとも一部分を抽気するように、寸法、数および位置が選択される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、遷音速ガスタービンエンジン圧縮機から衝撃波誘起境界層を抽気する方法が提供され、この抽気方法は、圧縮機のガス流路内に延びる複数のブレードを有するロータと、該ロータを囲む外側シュラウドと、を提供するステップと、前記ブレードの先端に近接するガス流が超音速になって、前記先端の各々の前縁において発生して、隣接するブレードの負圧表面上の衝撃脚部で終端をなす斜め衝撃波を生じさせるように前記ロータを回転させるステップと、前記斜め衝撃波によって誘起される境界層に対応する所定の領域において前記外側シュラウドに複数の抽気孔を配設するステップと、前記衝撃波誘起境界層を前記ガス流路外に抽気するステップとを含む。
【０００８】
本発明の上記および他の態様のさらなる詳細は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には、亜音速飛行用に提供されることが好ましい型式のガスタービンエンジン１０が示されており、該エンジンは、概して、周囲空気を推進させるファン１２と、該空気を圧縮する圧縮機部１４と、高温燃焼ガスの環状流を生成するように圧縮空気を燃料と混合し点火する燃焼器１６と、該燃焼ガスからエネルギーを抽出するタービン部１８と、を備える。
【００１０】
圧縮機部１４は、通常、多段圧縮機であり、したがって、いくつかの軸流圧縮機および／または遠心圧縮機を備えてもよい。本発明は、好ましくは、軸流ターボ機ロータでの使用に適合されており、したがって、以下に本発明の軸流圧縮機内における使用に関して説明しているが、遠心圧縮機および／または混合流ロータに本発明を用いてもよいことを理解されたい。また、本発明は、完全に超音速の圧縮機ロータよりも遷音速の圧縮機ロータへの適用を意図するものである。本明細書において用いる用語である遷音速ロータは、概して亜音速の入口流を有するが、ブレード先端領域の少なくとも一部分の近傍の流れの相対マッハ数が超音速であるロータとして定義される。
【００１１】
図２および図３を参照すると、圧縮機部１４の軸流圧縮機２０は、概して、ロータ２４と、該ロータの下流に位置するステータ２２と、を備え、圧縮機入口通路４２の下流かつ圧縮機排出通路２１の上流におけるガス流路内に画定された複数のブレードをそれぞれ備える。したがって、方向２５に流れるガスは、圧縮機入口通路４２から圧縮機２０に流入し、圧縮機排出通路２１から流出する。ロータ２４は、固定されかつ円周方向に延びる外側シュラウド３２の内側で、中心回転軸２３を中心に回転し、この外側シュラウドにより、圧縮機２０を通流する環状ガス流路の半径方向外側の境界が画定される。図３では、空気流の方向２５に対して方向２７に回転するロータ２４をブレード２８として図示している。ロータ２４は、中心ハブ２６と、該ハブから外側シュラウド３２に近接するブレード先端３０まで半径方向に延びる複数のブレード２８と、を含む。各ブレード２８は、図３に図示されているように、正圧表面４８と負圧表面５０との間に画定された前縁４６を含む。
【００１２】
固定外側シュラウド３２は、ロータ２４のブレード先端３０に近接する一部分に、複数の抽気孔３６を画定する。抽気孔３６は、外側シュラウド３２の内側で半径方向に画定された環状の主圧縮機ガス経路と、シュラウド３２の半径方向外側に配設された抽気通路３８との間に流体連通を付与する。抽気通路３８は、ロータ２４に隣接して配設されることが望ましく、抽気空気を受ける環状のキャビティを画定してもよい。したがって、抽気孔３６は、圧縮機２０からの空気を受動的に抽気し、より具体的には、以下により詳細に説明するように、抽気孔３６は衝撃波を誘起する（衝撃波誘起）空気流の剥離を圧縮機から抽気する。抽気孔３６から抽気通路３８内に抽気される空気は、ロータ２４のすぐ上流に位置する少なくも１つの抽気排出開口４０を介して、圧縮機の主ガス流路内、好ましくは圧縮機入口通路４２内に再導入される。空気は抽気孔３６によって受動的に抽気されるため、相応して圧縮機の主ガス経路から連続的に空気が抽気される。そのような受動的な抽気の設計によって、アッセンブリの流れ条件および衝撃特性に基づく、抽気流の自己調節が可能となる。これらは当業者により事前設定され得るため、遷音速圧縮機ロータのガス経路から実質的に衝撃波を誘起する境界層だけを抽気するように、必要な量の抽気空気を設定し、調節することが可能である。一般に、これを達成するのには、多くの圧縮機抽気システムよりもはるかに少ない、非常にわずかな量の抽気流だけが必要となる。圧縮機を通流する全体流の少なくとも５％未満が、抽気孔３６によって外に抽気されるが、より好ましくは、圧縮機を通過する全体流れの約１％だけが抽気孔３６によって外に抽気される。したがって、これは、通常全体流の５％から２５％が外に抽気される従来の亜音速圧縮機内において剥離した流れを抽気する従来型の圧縮機抽気システムよりも大幅に少ない。抽気孔３６によって抽気された空気はまた、主ガス流中に、好ましくはロータ２８から上流に戻されるため、圧縮機から抽気される少量の空気をさらに使用することは意図されていない。対照的に、従来の圧縮機における抽気設計では、冷却空気流や他の用途のために、抽気した空気をターボ機関の他の部分に誘導することが多い。このような設計は、非常に複雑となり、したがって、重くかつ高価であるとともに、そのような他の用途に対して適切に抽気空気を供給するために非常に多くの量の抽気空気が必要となる。
【００１３】
次に図３をより詳細に参照すると、複数の抽気孔３６は、ロータブレード２８に対してシュラウド３２の所定の領域に亘って配設されており、これにより、外側シュラウド３２に隣接するガス流路の流れから衝撃波を誘起する境界層が受動的に抽気される。上記のように、圧縮機入口流が亜音速であっても、高速圧縮機２０のロータブレード先端３０の近傍の流れは超音速となり、ブレード先端３０の前縁４６において、斜め衝撃波が生じ得る。一般に、斜め衝撃波４４は、第１のブレード先端の前縁４４で生じ、隣接ブレード先端の負圧表面５０における衝撃脚部４５で終端をなす。当業者であれば、圧縮機ロータ２４の設計は、圧縮機効率の大幅な損失を防止するように、遷音速ブレード先端３０で生じる衝撃が垂直衝撃ではなく斜め衝撃となるようなものであることを理解されたい。
【００１４】
しかし、そのような斜め衝撃波４４は、固定外側シュラウド３２の内側表面３４上に生じる流れ境界層と相互作用して、衝撃波により誘起される付加的な流れの剥離を生じさせる。したがって、抽気孔３６は、この衝撃波により誘起される流れの剥離を圧縮機ガス流路から受動的に外に抽気して、ブレードのストールを少なくとも低減または遅延させるように配設される。したがって、これにより、そのような遷音速圧縮機において、サージマージンおよび全体効率が向上する。さらに、この衝撃誘起境界層の成長を実質的に解消するか、少なくとも大幅に低減することによって、圧縮機のガス流路における流れの拡散が増強され、したがって「設計外（ｏｆｆ−ｄｅｓｉｇｎ）」条件における流れの剥離が遅延される。圧縮機は外に抽気される空気に対して仕事をするが、斜め衝撃波と上流のブレード列における境界層との相互作用によって生じる流れの剥離を外に抽気することにより下流の圧縮機ブレード列の効率が反作用的に向上するために、圧縮機部の正味効率損失に対する全体的な影響は最小となる。実際に、正味圧縮機段の効率は向上し、一方、もたらされるサージマージン利得は維持される。逆に言えば、ほぼ同等のサージマージンで、負荷がより増加したブレード通路が許容される。
【００１５】
図３に示すように、抽気孔３６は、複数の孔からなる列３７として外側シュラウド３２内に画定され、この列は、好ましくは外側シュラウド３２の全外周に沿って配設される。抽気孔の列３７は、ロータブレード２８の前縁４６と後縁４７の間で、流体の流れ方向２５に対して配設される。抽気孔３６の列３７は、好ましくは、流れ方向２５に平行な軸方向の少なくとも複数列の孔を含んでおり、外側シュラウド３２の周囲に亘って帯状をなしている。
【００１６】
より具体的には、抽気孔３６の列３７は、孔の列の下流側縁部３９が、ブレード負圧表面５０の各斜め衝撃波の脚部４５と流体流れ方向２５に整列するように、外側シュラウド３２に配設される。抽気孔３６の列３７の上流側縁部４１は、好ましくは、ブレード２８の前縁４６からすぐ下流に配設される。したがって、抽気孔３６の列３７は、ブレード先端３０の前縁４６と、ブレード負圧表面５０の斜め衝撃脚部４５の位置との間で軸方向に画定された衝撃誘起境界層の領域内に配設される。上記のように、抽気孔３６の数と寸法は、好ましくは、圧縮機を通流する主流全体の約１％が抽気されるように画定される。
【００１７】
次に図４および図５を参照すると、上記の圧縮機２０と類似するが、他の実施例の抽気孔配列を備えた圧縮機６０が図示されている。特に、複数の抽気孔６２が、列６３をなして外側シュラウド３２に配設されており、この列は、上記の第１の実施形態のように、ブレード負圧表面５０の衝撃波脚部４５と流体流れ方向に整列する下流側縁部６５を画定する。また、抽気孔６２の列６３の上流側縁部６７は、好ましくはブレード２８の前縁４６のすぐ下流に配設される。
【００１８】
図５からわかるように、列つまり帯６３は、流れ方向２５に垂直な平面に対してある角度を有して配設される。対照的に、図３の抽気孔の列３７は、圧縮機を通流する流体流の方向に垂直な平面に対して実質的に平行に配向される。しかし、抽気孔の列３７，６３の両方は、各列の下流側縁部３９，６５が、ブレード負圧表面５０の衝撃波脚部４５と流体流れ方向２５において実質的に整列するように外側シュラウドに配設される。
【００１９】
すなわち、抽気孔３６，６２は、ブレード先端に隣接する流れが超音速となる際に、斜め衝撃が生じる領域に対応した外側シュラウド３２の領域内に画定される。抽気孔の下流側の圧力、および生じる衝撃波の特定のパターンにより、具体的な孔の形状や位置が異なるが、当業者であれば、ブレード負圧表面上の斜め衝撃の脚部の位置が特定されることを理解されるであろう。したがって、抽気孔３６，６２の列３７，６３は、遷音速ロータの超音速ブレード先端３０の各々において生じる斜め衝撃波の脚部４５およびその上流に画定される外側シュラウド３２の領域に適切に配設され得る。
【００２０】
上記の説明は、例示にすぎず、当業者であれば、開示された本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施例に対して変更がなされることを理解されるであろう。例えば、上記のように、本発明は好ましくは軸流圧縮器における使用に適合されているが、本発明は遠心圧縮機や混合流ロータにも使用することができる。本発明の範囲に入るさらに他の修正形態も、本開示の評価に照らせば当業者には明白になるであろうし、またそのような修正形態は添付の特許請求の範囲による同等物に入ることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガスタービンエンジンの部分的な側方断面図である。
【図２】本発明による圧縮機の部分断面図である。
【図３】図２の線３−３における断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による圧縮機の部分断面図である。
【図５】図４の線５−５における断面図である。
【図１】
2007536459.tif 000003
【図２】
2007536459.tif 000004
【図３】
2007536459.tif 000005
【図４】
2007536459.tif 000006
【図５】
2007536459.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月7日(2006.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
次に図３をより詳細に参照すると、複数の抽気孔３６は、ロータブレード２８に対してシュラウド３２の所定の領域に亘って配設されており、これにより、外側シュラウド３２に隣接するガス流路の流れから衝撃波を誘起する境界層が受動的に抽気される。上記のように、圧縮機入口流が亜音速であっても、高速圧縮機２０のロータブレード先端３０の近傍の流れは超音速となり、ブレード先端３０の前縁４６において、斜め衝撃波が生じ得る。一般に、斜め衝撃波４４は、第１のブレード先端の前縁４６で生じ、隣接ブレード先端の負圧表面５０における衝撃脚部４５で終端をなす。当業者であれば、圧縮機ロータ２４の設計は、圧縮機効率の大幅な損失を防止するように、遷音速ブレード先端３０で生じる衝撃が垂直衝撃ではなく斜め衝撃となるようなものであることを理解されたい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図５からわかるように、隣接するブレード２８間における列つまり帯６３は、流れ方向２５に垂直な平面に対してある角度を有して配設される。対照的に、図３の抽気孔の列３７は、圧縮機を通流する流体流の方向に垂直な平面に対して実質的に平行に配向される。しかし、抽気孔の列３７，６３の両方は、各列の下流側縁部３９，６５が、流体流れ方向２５において、ブレード負圧表面５０の衝撃波脚部４５と実質的に整列するように外側シュラウドに配設される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記の説明は、例示にすぎず、当業者であれば、記載された実施例に対して変更がなされることを理解されるであろう。例えば、上記のように、本発明は好ましくは軸流圧縮器における使用に適合されているが、本発明は遠心圧縮機や混合流ロータにも使用することができる。本発明の範囲に入るさらに他の修正形態も、本開示の評価に照らせば当業者には明白になるであろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007536459.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月23日(2006.8.23)
【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】
遷音速ガスタービンエンジン圧縮機であって、
回転中心軸と、前記圧縮機を通流するガス流路内に延びる複数のブレードと、を備えるロータであって、前記ブレードの各々は、ブレード先端と、対向する正圧表面と負圧表面との間に画定された前縁と、を有し、前記ロータは、前記ブレード先端に近接するガス流が超音速となって、前記前縁において発生し、隣接するブレードの前記負圧表面上の衝撃脚部において終端をなす斜め衝撃波を生じさせるような速度で、前記回転軸を中心に回転可能であるロータと、
前記ロータを取り囲むとともに、前記ガス流路の半径方向外側の境界を画定する外側シュラウドと、
前記ガス流路と外側抽気通路との間にガス流の連通をもたらすように、前記ブレード先端に隣接する前記外側シュラウドの少なくとも一部分に亘って延びるとともに、抽気孔の列を画定する複数の抽気孔と、
を備え、
前記抽気孔の列は、前記衝撃脚部とガス流の方向に実質的に整列する前記列の下流側縁部を画定するとともに、該下流側端部の上流に延び、
前記列内の前記抽気孔は、前記外側シュラウドに隣接する前記ガス流路から衝撃波誘起境界層の少なくとも一部分を抽気するように、寸法、数および位置が選択されることを特徴とする遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項２】
前記抽気孔の列は、前記斜め衝撃が生じる前記ブレードの前記前縁と実質的に整列する前記列の上流側縁部を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項３】
前記抽気孔の列は、前記隣接するブレードの前記衝撃脚部の各々の上流で、かつ前記斜め衝撃が生じる前記ブレードの前記前縁の下流に配設されることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項４】
前記圧縮機が軸流圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項５】
前記抽気孔の列は、前記外側シュラウドの周囲に沿って円周方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項６】
前記抽気通路は、前記外側シュラウドを囲む環状のキャビティであることを特徴とする請求項５に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項７】
前記抽気孔の前記選択が、前記抽気孔の列によって前記ガス流路を通流する全ガス流の５％未満が抽気されるようになされることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項８】
前記抽気孔は、前記抽気孔によって前記全ガス流の約１％が抽気されるように配設され、かつ寸法決めされることを特徴とする請求項７に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項９】
前記外側シュラウドは、抽気排出開口部を画定し、
前記抽気排出開口部は、前記複数の抽気孔を介して前記外側抽気通路内に抽気されたガス流を前記ガス流路内に戻すように、前記外側抽気通路と前記ガス流路との間にガス流連通をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１０】
前記抽気排出開口部は、前記ロータの上流に配設されることを特徴とする請求項９に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１１】
前記抽気孔の列は、前記ガス流方向に垂直な平面に対して実質的に平行な帯を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１２】
前記抽気孔の列は、前記ガス流方向に垂直な平面に対して所定の角度を有して配設されることを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１３】
前記抽気孔の列は、前記下流側縁部と前記上流側縁部との間に少なくとも３列の抽気孔を画定することを特徴とする請求項１に記載の遷音速ガスタービン圧縮機。
【請求項１４】
遷音速ガスタービンエンジン圧縮機から衝撃波誘起境界層を抽気する方法であって、
圧縮機のガス流路内に延びる複数のブレードを有するロータと、該ロータを囲む外側シュラウドと、を提供するステップと、
前記ブレードの先端に近接するガス流が超音速になって、前記先端の各々の前縁において発生し、隣接するブレードの各々の負圧表面上の衝撃脚部で終端をなす斜め衝撃波を生じさせるように前記ロータを回転させるステップと、
前記斜め衝撃波によって誘起される境界層に対応する所定の領域において前記外側シュラウドに複数の抽気孔を配設するステップと、
前記複数の抽気孔を抽気孔の列として配列するステップと、
前記抽気孔の列の下流側縁部が前記斜め衝撃波の各々の前記衝撃脚部と前記ガス流路内のガス流方向に実質的に整列するように前記抽気孔の列を位置決めするステップと、
前記衝撃波誘起境界層を前記ガス流路外に抽気するステップと、
を含む衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１５】
前記衝撃波誘起境界層を受動的に抽気するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１６】
前記ガス流路を通流する全ガス流の約１％が前記抽気孔によって抽気されるように、前記抽気孔の数および寸法を選択するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１７】
前記抽気孔を介して抽気されたガスを前記ガス流路内に戻すように排出するステップをさらに含む請求項１４に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【請求項１８】
前記ガスが、前記ロータの上流の前記ガス流路内に再導入されることを特徴とする請求項１７に記載の衝撃波誘起境界層抽気方法。
【国際調査報告】
2007536459.tif 000009
2007536459.tif 000010