(57)【要約】【課題】迅速に溶接可能であり、溶接部の深さ及び幅ならびに熱入力が最小限に抑えられるエアフォイルを提供する。【解決手段】エアフォイルであって、エアフォイル本体と、エアフォイル本体の第１の側部における第１の深さを有する窪み部分であって、窪み部分が、窪み部分内に位置する、第２の深さを有する複数のポケット、及びポケット間に位置する、第１の深さを有するリブ、を含む窪み部分と、カバーであって、カバーの内面がリブに係合し、カバーの外面がエアフォイル本体の第１の側部の外面とほぼ面一になるように、窪み部分に嵌るように構成されている、カバーと、カバーを貫いてリブ内へ延在し、カバーをリブに取り付けるように配置された高エネルギービーム溶接構造体と、を含む、エアフォイル。【選択図】図１
2019031275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアフォイルであって、
エアフォイル本体と、
前記エアフォイル本体の第１の側部における第１の深さを有する窪み部分であって、前記窪み部分が、
前記窪み部分内に位置する、第２の深さを有する複数のポケット、及び、
前記ポケット間に位置する、前記第１の深さを有するリブ、を含む前記窪み部分と、
カバーであって、前記カバーの内面が前記リブに係合し、前記カバーの外面が前記エアフォイル本体の前記第１の側部の外面とほぼ面一になるように、前記窪み部分に嵌るように構成されている、前記カバーと、
前記カバーを貫いて前記リブ内へ延在し、前記カバーを前記リブに取り付けるように配置された高エネルギービーム溶接構造体と、を備える、前記エアフォイル。
【請求項２】
前記エアフォイル本体が、ねじれエアフォイル本体である、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項３】
ろう付け材が、前記カバーの内面上またはリブ上に配置されている、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項４】
前記高エネルギービーム溶接構造体が、リブの中央部を下方へ延在する単一の溶接部を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項５】
前記高エネルギービーム溶接構造体が、リブの上部に沿って、かつリブの縁部間に離間配置された２つの溶接部を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項６】
前記高エネルギービーム溶接構造体が、リブの縁部に配置された２つの溶接部を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項７】
前記高エネルギービーム溶接構造体が、２つの溶接部間に配置された蛇行溶接部を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項８】
リブが、前記リブの縁部間に溝を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項９】
前記リブが、前記溝の両側においてタブを含み、前記タブは、前記カバーの前記リブへの高エネルギービーム溶接後に前記溝が前記カバーと接触するように、溶接によって消滅するように構成されている、請求項８に記載のエアフォイル。
【請求項１０】
リブが、前記リブの縁部間に複数の溝を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１１】
前記リブが、前記溝の両側においてタブを含む、請求項１０に記載のエアフォイル。
【請求項１２】
前記カバーが穴を含み、リブが、前記穴を通って延在するタブを含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１３】
前記カバーが矩形穴を含み、リブが、広がった幅を有するセクションを含み、前記セクションがまた、前記カバーの前記矩形穴を通って延在するタブを有する、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１４】
前記カバーが円形穴を含み、リブが、広がった幅を有するセクションを含み、前記セクションがまた、前記カバーの前記円形穴を通って延在するタブを有する、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１５】
前記高エネルギービーム溶接構造体が前記リブに沿って変化する、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１６】
前記窪み部分が、前記エアフォイル本体の前記外面に隣接する空洞を含む、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項１７】
前記カバーと前記エアフォイル本体の前記外面との間の前記溶接部が、前記エアフォイル本体の前記外面に隣接する前記空洞まで延在する、請求項１６に記載のエアフォイル。
【請求項１８】
前記高エネルギービーム溶接構造体が、レーザー溶接構造体及び電子ビーム溶接構造体からなる群から選択される、請求項１６に記載のエアフォイル。
【請求項１９】
前記複数のポケットがリブの円筒形部分内に環状ポケットを含み、前記高エネルギービーム溶接構造体が前記カバーを通って前記リブの前記円筒形部分内に延在する、請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項２０】
エアフォイルを製造する方法であって、
第１の深さを有する窪み部分をチタン製エアフォイル本体の第１の側部に機械加工することと、
第２の深さを有するポケットを前記エアフォイル本体の前記チタン鍛造部の前記第１の側部の前記窪み部分に切削することと、
カバーを、前記カバーの前記外面が前記エアフォイル本体の前記第１の側部の前記第１の表面とほぼ面一になるように、前記エアフォイル本体の前記窪み部分内に設置することと、
前記カバーが前記エアフォイル本体に取り付けられて前記エアフォイル本体を密閉するように、前記カバーを貫いて前記エアフォイル本体の前記ポケット間のリブ内に高エネルギービーム溶接を行うことと、を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフォイル及びエアフォイルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンブレードは、空気をガスタービンエンジンに誘導するために使用される。典型的には、ファンブレードは、チタンなどの金属製であり、ブレードの根部からブレードの先端までねじれを含むエアフォイル形状を有する。しかし、重量の制約のため、ファンブレードは中実金属ではないことが多い。むしろ、中空のファンブレードが使用されて軽量化が実現されている。中空チタンファンブレードを製造するための方法は、時間を要し、複雑であり、高価であり、費用のかかる保護環境及び設備を必要とし得ることが多い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
エアフォイルであって、エアフォイル本体と、エアフォイル本体の第１の側部における第１の深さを有する窪み部分であって、窪み部分が、窪み部分内に位置する、第２の深さを有する複数のポケット、及びポケット間に位置する、第１の深さを有するリブ、を含む窪み部分と、カバーであって、カバーの内面がリブに係合し、カバーの外面がエアフォイル本体の第１の側部の外面とほぼ面一になるように、窪み部分に嵌るように構成されている、カバーと、カバーを貫いてリブ内へ延在し、カバーをリブに取り付けるように配置された高エネルギービーム溶接構造体と、を含む、エアフォイル。
【０００４】
エアフォイルを製造する方法であって、第１の深さを有する窪み部分をチタン製エアフォイル本体の第１の側部に機械加工することと、第２の深さを有するポケットをエアフォイル本体のチタン鍛造部の第１の側部の窪み部分に切削することと、カバーを、カバーの外面がエアフォイル本体の第１の側部の第１の表面とほぼ面一になるように、エアフォイル本体の窪み部分に設置することと、カバーがエアフォイル本体に取り付けられてエアフォイル本体を密閉するように、カバーを貫いてエアフォイル本体のポケット間のリブに高エネルギービーム溶接を行うことと、を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの部分断面図である。
【図２Ａ】エアフォイル本体として鍛造部を有するファンブレードの図である。
【図２Ｂ】エアフォイル本体に窪み部分及びポケットを伴うファンブレードの図である。
【図２Ｃ】カバーが取り付けられたファンブレードの図である。
【図３Ａ】レーザーまたは電子ビーム溶接構造体を示すファンブレードの図である。
【図３Ｂ】リブの中央部を下方へ向かう単一の溶接部を含む状態の、リブとカバーとの間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を示す、図３Ａに示すファンブレードの断面Ｂの等角部分断面図である。
【図３Ｃ】カバーとエアフォイル本体との間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を示す、図３Ａに示すファンブレードの断面Ｃの部分断面図である。
【図３Ｄ】リブの上部を完全に溶融させる単一の溶接部を含む状態の、リブとカバーとの間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を示す、ファンブレードの等角部分断面図である。
【図３Ｅ】アンダーカットリブを示す、ファンブレードの等角部分断面図である。
【図３Ｆ】アンダーカットリブの第２の実施形態を示す、ファンブレードの等角部分断面図である。
【図４Ａ】リブの縁部間に離間配置された２つの溶接部を含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を有するファンブレードの実施形態の等角部分断面図である。
【図４Ｂ】レーザーまたは電子ビーム溶接構造体に隣接したカバーに堆積されたろう付け材を有するファンブレードの実施形態の等角部分断面図である。
【図５Ａ】リブの縁部に配置された２つの溶接部を含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を有するファンブレードの実施形態の等角部分断面図である。
【図５Ｂ】２つの溶接部間に蛇行溶接を含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を有するファンブレードの実施形態の等角部分断面図である。
【図６】溝を伴うリブを有するファンブレードの実施形態の部分断面図である。
【図７】リブの縁部間に複数の溝を伴うリブを有するファンブレードの実施形態の部分断面図である。
【図８】穴を伴うカバー及び穴を通って延在するタブを伴うリブを有するファンブレードの実施形態の部分断面図である。
【図９Ａ】矩形穴を伴うカバー、広がった幅を有するセクションを伴うリブ、及び穴を通って延在するタブを有するファンブレードの実施形態の部分上面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＢ−Ｂ線に沿ったファンブレードの部分断面図である。
【図９Ｃ】円形穴を伴うカバー、広がった幅を有するセクションを伴うリブ及び穴を通って延在するタブを有するファンブレードの実施形態の部分上面図である。
【図９Ｄ】図９ＣのＤ−Ｄ線に沿ったファンブレードの部分断面図である。
【図１０Ａ】円筒形部分を有するリブ、円筒形部分内の環状ポケット、及び円筒形部分内に延在するレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を図示する、カバーが除去されたファンブレードの実施形態の正面図である。
【図１０Ｂ】カバーが除去されたファンブレードの部分等角図である。
【図１０Ｃ】カバーがリブの円筒形部分に溶接された、図１０ＢのＣ−Ｃ線に沿ったファンブレードの部分断面図である。
【図１０Ｄ】円筒形部分１２８Ｈ’を含まないリブの部分とカバーとの間の空間を示す、カバーがリブの円筒形部分に溶接されたファンブレードの実施形態の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
カバーを貫いた、ねじれキャビティバック型ファンブレードのリブ上への、パワービーム溶接または高エネルギービーム溶接（例えば光ファイバーレーザーによるレーザー溶接、または電子ビーム溶接など）によって、カバーをファンブレードのリブに取り付ける。かかる溶接は迅速であり、溶接部の深さ及び幅ならびに熱入力を最小限に抑え、これにより、残留応力及びブレードの歪みを低減し、ブレードの構造的完全性を向上させ、疲労寿命を延ばす。その結果、生産能力及び一貫性が高まり、費用及び環境上の制約が低減される。さらに、溶接部に隣接してろう付け材パレットを追加するか、またはリブに溝を追加すると、内部亀裂または極めて高い応力集中が低減され、これにより、応力集中の低減がもたらされる。
【０００７】
図１は、ファンセクション２２、圧縮機セクション２４、燃焼器セクション２６及びタービンセクション２８を含む、例示的なガスタービンエンジン２０を概略的に示す４分の１断面図である。代替のエンジンは、システムまたは機構の中でも特にオーグメンタセクション（図示せず）を含むことがある。ファンセクション２２は、バイパス流路Ｂに沿って空気を駆動し、圧縮機セクション２４は、コア流路Ｃに沿って空気を吸入し、空気は圧縮されて燃焼器セクション２６に送られる。燃焼器セクション２６において、空気は燃料と混合されて点火され、タービンセクション２８を通って膨張する高圧排ガス流を生成し、エネルギーが抽出され、ファンセクション２２及び圧縮機セクション２４を駆動する。
【０００８】
開示される非限定的な実施形態は、ターボファンガスタービンエンジンを描写しているが、本明細書で説明する概念は、その教示が、例えば、産業用ガスタービン、逆流ガスタービンエンジン、ならびに、３つのスプールが共通軸の周りで同心円状に回転し、低スプールが低圧タービンがギアボックスを介してファンを駆動することを可能にするとともに、中間スプールが中間圧力タービンが圧縮機セクションの第１の圧縮機を駆動することを可能にし、かつ高スプールが高圧タービンが圧縮機セクションの高圧圧縮機を駆動することを可能にする３スプールアーキテクチャを含むタービンエンジンといった、他のタイプのタービンエンジンに適用することができるため、ターボファンへの使用に限定されないことは理解されるべきである。
【０００９】
例示的なガスタービンエンジン２０は、一般に、いくつかの軸受システム３８を介してエンジン静的構造体３６に対してガスタービンエンジン２０の中心軸線Ａを中心に回転するように取り付けられた低速スプール３０及び高速スプール３２を含む。様々な位置における様々な軸受システム３８が代替的または追加的に設けられ得ることは理解されるべきである。
【００１０】
低速スプール３０は、一般に、ファン４２及び低圧（または第１の）圧縮機セクション４４を低圧（または第１の）タービンセクション４６に接続する内側シャフト４０を含む。内側シャフト４０は、ファン４２を、ギアードアーキテクチャ４８のような速度変更装置を介して駆動し、ファン４２を低速スプール３０よりも低速で駆動する。高速スプール３２は、高圧（または第２の）圧縮機セクション５２及び高圧（または第２の）タービンセクション５４を相互接続する外側シャフト５０を含む。内側シャフト４０及び外側シャフト５０は同心であり、軸受システム３８を介して中心軸Ａを中心に回転する。
【００１１】
燃焼器５６は、高圧圧縮機５２と高圧タービン５４との間に配列される。一例では、高圧タービン５４は、２段高圧タービン５４を提供する少なくとも２つの段を含む。別の例では、高圧タービン５４は、１つのステージのみを含む。本明細書で使用する「高圧」圧縮機またはタービンは、対応する「低圧」圧縮機またはタービンよりも高い圧力を受ける。
【００１２】
例示的な低圧タービン４６は、約５より大きい圧力比を有する。例示的な低圧タービン４６の圧力比は、低圧タービン４６の入口において排気ノズルの前方で測定される圧力に関連して、低圧タービン４６の入口の前方で測定される。
【００１３】
エンジン静的構造体３６の中間タービンフレーム５８は、一般に、高圧タービン５４と低圧タービン４６との間に配列され得る。中間タービンフレーム５８は、さらに、タービンセクション２８内の軸受システム３８を支持すると共に、低圧タービン４６に入る空気流を方向づける。
【００１４】
コア流路Ｃ内のガス流は、まず低圧圧縮機４４によって圧縮され、次いで高圧圧縮機５２によって圧縮され、燃焼器５６内で燃料と混合されて燃焼し、高速排ガスを生成し、次いで、高圧タービン５４及び低圧タービン４６を介して膨張される。中間タービンフレーム５８は、コア流路内にあり、低圧タービン４６の入口ガイドベーンとして機能するベーン６０を含む。中間タービンフレーム５８のベーン６０を、低圧タービン４６の入口ガイドベーンとして利用すると、中間タービンフレーム５８の軸方向長さを増大させることなく、低圧タービン４６の軸方向長さを減少させる。低圧タービン４６内のベーンの数を減少させるかまたはなくすことによって、タービンセクション２８の軸方向長さが短くなる。したがって、ガスタービンエンジン２０の小型性が向上し、より高い出力密度が達成され得る。
【００１５】
開示されるガスタービンエンジン２０は、一例では、高バイパスギアード航空機エンジンである。さらなる例では、ガスタービンエンジン２０は、約６よりも大きいバイパス比を含み、例示的な実施形態では約１０より大きい。例示的なギアードアーキテクチャ４８は、遊星歯車システム、スターギアシステム、または他の既知のギアシステムなどの遊星歯車列であり、ギア減速比が約２．３より大きい。
【００１６】
開示される一実施形態では、ガスタービンエンジン２０は、約１０（１０：１）より大きいバイパス比を含み、ファン直径は低圧圧縮機４４の外径よりも著しく大きい。しかしながら、上記のパラメータは、ギアードアーキテクチャを含むガスタービンエンジンの一実施形態の例示に過ぎず、本開示は他のガスタービンエンジンに適用可能であることは理解されるべきである。
【００１７】
図２Ａは、エアフォイル本体１１２として鍛造部を有するファンブレード１１０の図である。図２Ｂは、エアフォイル本体１１２の窪み部分１２４及びポケット１２６を伴うファンブレード１１０の図である。図２Ｃは、カバー１３０が取り付けられたファンブレード１１０の図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを併せて論じる。ファンブレード１１０は、エアフォイル本体１１２、根部１１４、先端１１６、第１の側部１１８、第２の側部１２０、外面１２２、窪み部分１２４（図２Ｂに示す）、ポケット１２６（図２Ｂに示す）、リブ１２８（図２Ｂに示す）、及びカバー１３０（図２Ｃに示す）を含む。
【００１８】
ファンブレード１１０は、ファンブレード１１０の主本体を形成するエアフォイル本体１１２を有する。根部１１４は、エアフォイル本体１１２の第１の端部にあり、先端１１６は、エアフォイル本体１１２の第２の端部にある。エアフォイル本体１１２は、ねじれエアフォイル形状を有する。エアフォイル本体１１２は、根部１１４から先端１１６まで約６０度ねじれていてもよい。エアフォイル本体１１２の厚さは変化し、最も厚い部分は根部１１４にある。第１の側部１１８は、エアフォイル本体１１２の第１の側部にあり、根部１１４から先端１１６まで延在し、第２の側部１２０は、エアフォイル本体１１２の第２の側部にあり、根部１１４から先端１１６まで延在する。外面１２２は、エアフォイル本体１１２の第１の側部１１８の外側表面である。窪み部分１２４は、エアフォイル本体１１２の第１の側部１１８の窪みである。窪み部分１２４は、第１の深さを有する。外面１２２は、外面１２２が第１の側部１１８の外周または周辺部を形成するように、窪み部分１２４の周りに延在する。ポケット１２６は、エアフォイル本体１１２の窪み部分１２４の空洞である。したがって、ポケット１２６は、エアフォイル本体１１２の第１の側部１１８内に延在する。ポケット１２６は、エアフォイル本体１１２の第２の側部１２０を通って延在しない。ポケット１２６は、第２の深さを有し、第２の深さは、窪み部分１２４の第１の深さよりも深い。第２の深さは、ポケット１２６の深さがエアフォイル本体１１２の厚さに応じて変化するように、エアフォイル本体１１２に沿って変化してもよい。エアフォイル本体１１２は、複数のポケット１２６を有する。本実施形態では、３つのポケット１２６は、先端１１６の近くにあり、追加のポケット１２６が根部１１４の近くにある。代替の実施形態では、エアフォイル本体１１２は、先端１１６及び根部１１４の近くの任意の数のポケット１２６を有する。リブ１２８は、リブ１２８がポケット１２６間にあるように、複数のポケット１２６に隣接している。リブは、直線状、湾曲状、または任意の他の適切な形状であってもよい。リブ１２８は、第１の深さを有する。カバー１３０は、エアフォイル本体１１２の第１の側部１１８に取り付けられている。カバー１３０は非常に薄い。カバー１３０は、カバー１３０が窪み部分１２４によって完全に取り囲まれ、カバー１３０の外面が外面１２２とおよそまたはほぼ面一になるように、窪み部分１２４に嵌る。カバー１３０がエアフォイル本体１１２に取り付けられるとき、ポケット１２６は露出しない。代替の実施形態では、窪み部分１２４及びカバー１３０は、外面１２２が第１の側部１１８の周辺部全体にわたって延在しないように、先端１１６まで延在してもよい。
【００１９】
ファンブレード１１０は、図２Ａに示すように、固体チタン合金のニアネットシェイプ鍛造部としてエアフォイル本体１１２から始まる。エアフォイル本体１１２の鍛造部は、根部１１４から先端１１６まで６０度のねじれを有する。エアフォイル本体１１２の鍛造部は、ニアネット形状であるか、または翼弦及びスパン方向の両方において仕上げられたファンブレード１１０の近似曲率に対する少量の追加の材料を用いて成形されている。窪み部分１２４は、図２Ｂに示すように、エアフォイル本体１１２の鍛造部の第１の側部１１８に機械加工される。窪み部分１２４は、ほんのわずかだけ窪んでいる。また、図２Ｂに示すように、ポケット１２６は、ファンブレード１１０がキャビティバック型ファンブレードになるように、エアフォイル本体１１２の第１の側部１１８の窪み部分１２４に切削される。ポケット１２６が切削される深さは、エアフォイル本体１１２の厚さによって異なる。リブ１２８は、エアフォイル本体１１２の窪み部分１２４の切削されないセクションである。カバー１３０は、チタンシートメタルの平らな部品から超塑性で形成され、６０度のねじれを有し、窪み部分１２４に嵌る。カバー１３０は、図２Ｃに示すように、カバー１３０の外面がファンブレード１１０の第１の側部１１８の外面１２２とおよそまたはほぼ面一になるように、窪み部分１２４に設置されるかまたは落とされる。カバー１３０は、カバー１３０を貫いたリブ１２８内へのレーザーまたは電子ビーム溶接と、カバー１３０の周辺部の周りの、カバー１３０の外周に隣接するエアフォイル本体１１２へのレーザーまたは電子ビーム溶接とによって、エアフォイル本体１１２に取り付けられる。したがって、溶接は、２つのモノリシック部材、エアフォイル本体１１２及びカバー１３０のみに作用する。
【００２０】
代替の実施形態では、ファンブレード１１０は、エアフォイル本体１１２が初期ねじりのより少ない、または全くない、圧延されたチタンの形態で製造されてもよい。次いで、エアフォイル本体１１２は、後続の熱機械加工中に最終的なエアフォイル形状にクリープ形成または超塑性成形される。
【００２１】
ポケット１２６をエアフォイル本体１１２に切削すると、著しい量の金属を除去することができ、したがって、ファンブレード１１０の重量が減少する。レーザーまたは電子ビーム溶接は、カバー１３０をエアフォイル本体１１２に取り付けて密封する。その結果、水などの汚染物がファンブレード１１０のポケット１２６内へリークしない。さらに、ファンブレード１１０を製造する方法は、より少ない熱工程しか必要としない。
【００２２】
図３Ａは、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４及び１３６を示すファンブレード１１０の図である。図３Ｂは、リブ１２８の中央部１４６を下方へ向かう単一の溶接部１５２を含んだ状態の、リブ１２８とカバー１３０との間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４を示す、図３Ａに示すファンブレード１１０の断面Ｂの等角部分断面図である。図３Ｃは、カバー１３０とエアフォイル本体１１２との間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６を示す、図３Ａに示すファンブレード１１０の断面Ｃの部分断面図である。図３Ｄは、リブ１２８の上部１３８を完全に溶融させる単一の溶接部１５２’を含んだ状態の、リブ１２８とカバー１３０との間のレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４’を示す、ファンブレード１１０の等角部分断面図である。図３Ｅは、アンダーカットリブ１２８’を示す、ファンブレード１１０の等角部分断面図である。図３Ｆは、アンダーカットリブ１２８’’の第２の実施形態を示す、ファンブレード１１０の等角部分断面図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ及び図３Ｆを併せて論じる。ポケット１２６及びリブ１２８は、カバー１３０の下にある、図３Ａにおいて点線で示されている。ファンブレード１１０は、エアフォイル本体１１２、第２の側部１２０（図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｄ、図３Ｅ及び図３Ｆに示す）、外面１２２（図３Ａ及び図３Ｃに示す）、窪み部分１２４（図３Ａ及び図３Ｃに示す）、ポケット１２６（図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｄ、図３Ｅ及び図３Ｆに示す）、リブ１２８（図３Ａ、図３Ｂ及び３Ｄに示す）、リブ１２８’（図３Ｅに示す）、リブ１２８’’（図３Ｆに示す）、カバー１３０、空洞１３２（図３Ｃに示す）、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４（図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｅに示す）、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６（図３Ａ及び３Ｃに示す）、及びレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４’（図３Ｄ及び図３Ｆに示す）を含む。リブ１２８の各々は、上部１３８、底部１４０、側部１４２、縁部１４４、及び中央部１４６を有する。カバー１３０は、外側１４８及び内側１５０を有する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４は、溶接部１５２を含む。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６は、溶接部１５４を含む。
【００２３】
ファンブレード１１０は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを参照して説明したものと同じ構造を有する。空洞１３２は、窪み部分１２４の周辺部の周りで延在する窪み部分１２４の湾曲溝である。空洞１３２は、エアフォイル本体１１２の外面１２２に隣接している。空洞１３２は、窪み部分１２４に機械加工される。
【００２４】
リブ１２８の各々は、カバー１３０に隣接する上部１３８及びエアフォイル本体１１２の第２の側部１２０に隣接する底部１４０を有する。リブ１２８の側部１４２は、リブ１２８の上部１３８と底部１４０との間に延在する。縁部１４４は、リブ１２８の上部１３８の各側部にある。より具体的には、縁部１４４は、側部１４２と上部１３８とがつながるセクションである。中央部１４６は、上部１３８の中間部分である。中央部１４６は、縁部１４４の各々から等距離にある。リブ１２８は、化学的または機械的に切削されて、図３Ｅ及び図３Ｆに示すように、アンダーカットリブ１２８’またはアンダーカットリブ１２８’’を生成する。アンダーカットリブ１２８’及び１２８’’は、リブ１２８’及び１２８’’がアンダーカットリブ１２８’及び１２８’’の上部１３８の下方でより狭くなるように、環状部分が切削された側部１４２’を有する。アンダーカットリブ１２８’’はアンダーカットリブ１２８’と同様であるが、アンダーカットリブ１２８’’はより狭い。アンダーカットリブ１２８’及び１２８’’は、アンダーカットされていないリブ１２８と同様の剛性を有する。
【００２５】
外側１４８は、カバー１３０の第１の側部である。内側１５０は、カバー１３０の第２の側部である。カバー１３０の内側１５０の一部は、リブ１２８と接触する。カバー１３０の内側１５０は、カバー１３０がリブ１２８に接触する部分では厚くなり、リブ１２８に接触しない部分では薄くなるように、化学的に切削されてもよい。したがって、カバー１３０のより厚い部分は、リブ１２８に接触しないカバー１３０の部分から隆起するかまたはそれよりも高くなる。カバー１３０が化学的に切削される場合、カバー１３０のより厚い部分の高さは、リブ１２８の高さよりも低くなる。さらに、カバー１３０のより厚い部分は、リブ１２８よりも狭い。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４及び１３４’は、リブ１２８及びカバー１３０の中に配置される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６は、カバー１３０及びエアフォイル本体１１２の周辺部の周りに配置される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４は、溶接部１５２を含む。溶接部１５２の各々は、カバー１３０を貫いてリブ１２８の中央部１４６を下方へとリブ１２８内に延在する。溶接部１５２は、リブ１２８の上部１３８の全体の中央部１４６を下方へ、またはリブ１２８の上部１３８の一部の中央部１４６を下方へ延在してもよい。溶接部１５２は、リブ１２８の上部１３８から、９０度になるように配置される。溶接部１５２は、カバー１３０が除去されたリブ１２８の画像を取得し、その画像を使用してリブ１２８の位置を、カバー１３０が適所にあるときに溶接部１５２が正しい位置に設置されていることを確実にするために使用され得るデジタルファイルに変換するビジョンシステムを使用して、カバー１３０及びリブ１２８に高エネルギービーム溶接を行ってもよい。電子ビーム溶接の場合、リアルタイムＸ線を使用して、溶接部１５２をカバー１３０を貫いてリブ１２８内に設置してもよい。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６は、溶接部１５４を含む。溶接部１５４の各々は、カバー１３０及びカバー１３０に隣接するエアフォイル本体１１２の一部の中に延在する。溶接部１５４はまた、窪み部分１２４の空洞１３２内に延在する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４’は、溶接部１５２’を含む。溶接部１５２’の各々は、カバー１３０を貫いてリブ１２８内に延在する。溶接部１５２’は、溶接部１５２’がリブ１２８の上部１３８を完全に溶融させるように、第１の縁部１４４から第２の縁部１４４までリブ１２８の上部１３８内に延在する。溶接部１５２’は、リブ１２８の上部１３８の全体を下方へ、またはリブ１２８の上部１３８の一部を下方へ延在してもよい。溶接部１５２’は、リブ１２８の上部１３８から９０度になるように配置される。
【００２６】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４及び１３４’は、カバー１３０がエアフォイル本体１１２に取り付けられるように、リブ１２８及びカバー１３０を併せて取り付ける。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４’は、リブ１２８に対するカバー１３０の確実な取り付けを提供する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６は、カバー１３０の外周をエアフォイル本体１１２に取り付ける。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３６はまた、カバー１３０をエアフォイル本体１１２に対して密封する。空洞１３２は、溶接部１５４が設置されるときにスパッタを捕捉してもよい。空洞１３２のために、溶接部１５４は真の突合せ溶接部となる。アンダーカットリブ１２８’及び１２８’’の上部１３８は、アンダーカットリブ１２８’及び１２８’’に安定性を提供する。アンダーカットリブ１２８’により、ファンブレード１１０からより多くの金属を除去することができ、ファンブレード１１０の構造的完全性を犠牲にすることなく、ファンブレード１１０の重量を低減する。
【００２７】
高エネルギービーム溶接は、この場合、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４，１３４’及び１３６であり、カバー１３０をリブ１２８に取り付ける簡単で迅速かつ低コストの方法である。さらに、高エネルギービーム溶接は、熱入力を減少させ、これにより、残留応力及びブレードの歪みを低減し、ブレードの構造的完全性を向上させ、疲労寿命を延ばす。さらに、高エネルギービーム溶接は、アルゴンカバーガス環境または真空において行うことができる。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４，１３４’及び１３６はまた、鳥の衝突に耐えるのに十分な強度を有するファンブレード１１０を形成する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４’は、内部亀裂を引き起こすことなくカバーの取り付けのために全貫通溶接を提供し、したがって応力集中を低減する。さらに、空洞１３２は応力集中を著しく減少させる。
【００２８】
図４Ａは、リブ１２８Ａの縁部１４４Ａ間に離間配置された２つの溶接部１５２Ａを含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６を有するファンブレード１１０Ａの実施形態の等角部分断面図である。図４Ｂは、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６に隣接したカバー１３０Ａに堆積されたろう付け材１５８を有するファンブレード１１０Ａの実施形態の等角部分断面図である。図４Ａ及び図４Ｂを併せて論じる。ファンブレード１１０Ａは、リブ１２８Ａ、カバー１３０Ａ、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６、及びろう付け材１５８を含む。リブ１２８Ａの各々は、上部１３８Ａ及び縁部１４４Ａを有する。カバー１３０Ａは、外側１４８Ａ及び内側１５０Ａを有する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６は、２つの溶接部１５２Ａを含む。
【００２９】
ファンブレード１１０Ａは、異なるレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を伴う、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同じ構造を有する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６は、リブ１２８Ａ及びカバー１３０Ａの中に配置される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６は、２つの溶接１５２Ａを含む。溶接部１５２Ａの各々は、カバー１３０を貫いてリブ１２８内に延在する。２つの溶接部１５２Ａは、上部１３８Ａに沿って、リブ１２８Ａの縁部１４４Ａ間に離間配置される。溶接部１５２Ａは、リブ１２８Ａの上部１３８Ａの全体またはリブ１２８Ａの上部１３８Ａの一部を下方へ延在してもよい。溶接部１５２Ａは、リブ１２８Ａの上部１３８Ａから９０度になるように配置される。ろう付け材１５８は、図４Ｂに示すように、リブ１２８Ａに隣接するカバー１３０Ａの内側１５０Ａに堆積されてもよい。ろう付け材１５８は、リブ１２８Ａの位置に整合するパターンで堆積されてもよい。ろう付け材１５８は、銅及びニッケルを含むチタン合金などのろう付け合金、または任意の他の適切なろう付け材であってもよい。ろう付け材１５８は、陰極アーク堆積、コールドスプレー堆積、または任意の他の適切な堆積方法によって堆積されてもよい。ろう付け材５８は、１つまたは複数のリブ１２８Ａの部分にのみ堆積されてもよい。
【００３０】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６は、縁部１４４Ａ間の２つの溶接部１５２Ａを利用して、リブ１２８Ａ及びカバー１３０Ａを取り付ける。ろう付け材１５８は、溶接部１５２Ａから離れて位置し、レーザーまたは電子ビーム溶接が行われるときに溶融し、溶接部１５２Ａに隣接する小さなフィレットを形成する。
【００３１】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１５６は、より広いリブ１２８Ａへのカバー１３０Ａの確実な取り付けを提供する。ろう付け材１５８は、内部亀裂の形成を防止し、応力集中を低減し、ファンブレード１１０Ａの寿命を延ばす。
【００３２】
図５Ａは、リブ１２８Ｂの縁部１４４Ｂに配置された２つの溶接部１５２Ｂを含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０を有するファンブレード１１０Ｂの実施形態の等角部分断面図である。図５Ｂは、２つの溶接部１５２Ｂ間に蛇行溶接部１６２を含むレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０を有するファンブレード１１０Ｂの実施形態の等角部分断面図である。図５Ａ及び図５Ｂを併せて論じる。ファンブレード１１０Ｂは、ポケット１２６Ｂ、リブ１２８Ｂ、カバー１３０Ｂ、及びレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０を含む。リブ１２８Ｂの各々は、上部１３８Ｂ及び縁部１４４Ｂを有する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０は、２つの溶接部１５２Ｂ及び蛇行溶接部１６２を含む。
【００３３】
ファンブレード１１０Ｂは、異なるレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を伴う、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同じ構造を有する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０は、リブ１２８Ｂ及びカバー１３０Ｂの中に配置される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０は、２つの溶接部１５２Ｂを含む。溶接部１５２Ｂの各々は、カバー１３０Ｂを貫いてリブ１２８Ｂ内に延在する。溶接部１５２Ｂは、リブ１２８Ｂの縁部１４４Ｂに配置される。第１の溶接部１５２Ｂは、第１の縁部１４４Ｂ内に延在するか、またはそれを把持し、第２の溶接部１５２Ｂは、第２の縁部１４４Ｂ内に延在するか、またはそれを把持する。溶接部１５２Ｂは、リブ１２８Ｂの上部１３８Ｂ及び縁部１４４Ｂの全体、またはリブ１２８Ｂの上部１３８Ｂ及び縁部１４４Ｂの一部を下方へ延在してもよい。溶接部１５２Ｂは、リブ１２８Ｂの上部１３８Ｂから９０度になるように配置される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０はまた、図５Ｂに示すように、蛇行溶接部１６２を含んでもよい。蛇行溶接部１６２は、２つの溶接部１５２Ｂ間に配置される。蛇行溶接部１６２は、リブ１２８Ｂの上部１３８Ｂの全体を下方へ延在してもよく、またはリブ１２８Ｂの上部１３８Ｂの一部のみを下方へ延在してもよい。
【００３４】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０は、リブ１２８Ｂをカバー１３０Ｂに取り付ける。蛇行溶接部１６２は、一定距離にわたってより多くの領域を確保して、カバー１３０Ｂと溶接部１５２Ｂ間のリブ１２８Ｂとの間に追加の取り付けを提供する。
【００３５】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１６０は、より狭いリブ１２８Ｂへのカバー１３０Ｂの確実な取り付けを提供する。リブ１２８Ｂの縁部１４４Ｂにおいてレーザーまたは電子ビーム溶接が行われた溶接部１５２Ｂは、ポケット１２６Ｂに隣接して内部亀裂を生じることはなく、これにより、応力集中を低減し、ファンブレード１１０Ｂの寿命を延ばす。リブ１２８Ｂがより幅広の場合、蛇行溶接部１６２は、溶接部１５２Ｂ間の振動を低減し、溶接部１５２Ｂ間にいかなる内部亀裂が伝わることをも防止する。
【００３６】
図６は、溝１６４を伴うリブ１２８Ｃを有するファンブレード１１０Ｃの実施形態の部分断面図を示す。ファンブレード１１０Ｃは、リブ１２８Ｃ及びカバー１３０Ｃを含む。リブ１２８Ｃの各々は、上部１３８Ｃ、縁部１４４Ｃ、溝１６４、及びタブ１６６を有する。
【００３７】
ファンブレード１１０Ｃは、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同様の構造を有する。任意の数のリブ１２８Ｃが溝１６４を有してもよい。溝１６４は、溝１６４が溝１６４の両側にタブ１６６を形成するような、リブ１２８Ｃの縁部１４４Ｃ間の上部１３８Ｃの溝または切り欠きである。溝１６４は、溝１６４の断面がＵ字形となるように、上部１３８Ｃ内に真っ直ぐ延在し、丸みを帯びた底部分を有する。タブ１６６は、カバー１３０Ｃに９０度で接触する突起である。溝１６４及びタブ１６６は、リブ１２８Ｃの上部１３８Ｃの全体またはリブ１２８Ｃの上部１３８Ｃの一部を下方へ延在してもよい。
【００３８】
リブ１２８Ｃのタブ１６６は、レーザーまたは電子ビーム溶接中にカバー１３０Ｃに融着される。タブ１６６はさらに、レーザーまたは電子ビーム溶接中の支持を提供する。タブ１６６の上部分は完全に溶融して内部亀裂の形成を防止し、これにより、ファンブレード１１０Ｃの寿命を延ばす。ファンブレード１１０Ｃは、応力集中を低減させる。
【００３９】
図７は、リブ１２８Ｄの縁部１４４Ｄ間に複数の溝１６４Ｄを伴うリブ１２８Ｄを有するファンブレード１１０Ｄの実施形態の部分断面図を示す。ファンブレード１１０Ｄは、リブ１２８Ｄ及びカバー１３０Ｄを含む。リブ１２８Ｄの各々は、上部１３８Ｄ、縁部１４４Ｄ、溝１６４Ｄ、及びタブ１６６Ｄを有する。
【００４０】
ファンブレード１１０Ｄは、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同様の構造を有する。任意の数のリブ１２８Ｄは、溝１６４Ｄを有してもよい。溝１６４Ｄは、溝１６４Ｄが３つのタブ１６６Ｄを形成するような、リブ１２８Ｄの縁部１４４Ｄ間の上部１３８Ｄの溝または切り欠きである。第１のタブ１６６Ｄは、第１の縁部１４４Ｄに隣接し、第２のタブ１６６Ｄは、第２の縁部１４４Ｄに隣接し、第３のタブ１６６Ｄは、溝１６４Ｄ間にある。タブ１６６Ｄは、カバー１３０Ｄに９０度で接触する突起である。溝１６４Ｄ及びタブ１６６Ｄは、リブ１２８Ｄの上部１３８Ｄの全体またはリブ２８Ｄの上部１３８Ｄの一部を下方へ延在してもよい。
【００４１】
溝１６４Ｄ間のタブ１６６Ｄは、レーザーまたは電子ビーム溶接中に消滅する。縁部１４４Ｄに隣接するタブ１６６Ｄは、溶接中にカバー１３０Ｄへの支持を提供する。溝１６４Ｄ間のタブ１６６Ｄは、内部亀裂の形成を防止し、ファンブレード１１０Ｃの寿命を延ばすために消滅する。ファンブレード１１０Ｄは、応力集中を低減させる。さらに、溝１６４Ｄ間の単一のタブ１６６Ｄの消滅はより迅速であり、より少ない熱入力しか要求されない。
【００４２】
図８は、穴１６８を伴うカバー１３０Ｅと、穴１６８を貫いて延在するタブ１６６Ｅを伴うリブ１２８Ｅとを有するファンブレード１１０Ｅの実施形態の部分断面図を示す。ファンブレード１１０Ｅは、リブ１２８Ｅ及びカバー１３０Ｅを含む。リブ１２８Ｅの各々は、上部１３８Ｅ、縁部１４４Ｅ、溝１６４Ｅ及びタブ１６６Ｅを有する。カバー１３０Ｅは穴１６８を含む。
【００４３】
ファンブレード１１０Ｅは、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同様の構造を有する。任意の数のリブ１２８Ｅが溝１６４Ｅを有してもよい。溝１６４Ｅは、溝１６４Ｅが３つのタブ１６６Ｅを形成するような、リブ１２８Ｅの縁部１４４Ｅ間の上部１３８Ｅの溝または切り欠きである。第１のタブ１６６Ｅは第１の縁部１４４Ｅに隣接し、第２のタブ１６６Ｅは第２の縁部１４４Ｅに隣接し、第３のタブ１６６Ｅは溝１６４Ｅ間にある。縁部１４４Ｅに隣接するタブ１６６Ｅは、カバー１３０Ｅに９０度で接触する突起である。溝１６４Ｅ間のタブ１６６Ｅは、カバー１３０Ｅの穴１６８を通って延在する突起である。カバー１３０Ｅの穴１６８は、溝１６４Ｅ間のタブ１６６Ｅを受け入れるように配置される。穴１６８は、カバー１３０Ｅからレーザーカットされてもよい。カバー１３０Ｅは、複数の穴１６８を有してもよい。溝１６４Ｅ、タブ１６６Ｅ及び穴１６８は、リブ１２８Ｅの上部１３８Ｅ及びカバー１３０Ｅの全体を下方へ、またはリブ１２８Ｅの上部１３８Ｅ及びカバー１３０Ｅの一部を下方へ、それぞれ延在してもよい。
【００４４】
カバー１３０Ｅの穴１６８のタブ１６６Ｅ及び穴１６８に隣接するカバー１３０Ｅの一部は、レーザーまたは電子ビーム溶接中に消滅する。縁部１４４Ｅに隣接するタブ１６６Ｅは、溶接中に支持を提供する。溝１６４Ｅは応力集中を低減する。
【００４５】
図９Ａは、矩形穴１６８Ｆを伴うカバー１３０Ｆと、広がった幅Ｗを有するセクションを伴うリブ１２８Ｆと、穴１６８Ｆを通って延在するタブ１６６Ｆとを有するファンブレード１１０Ｆの実施形態の部分上面図である。図９Ｂは、図９ＡのＢ−Ｂ線に沿ったファンブレード１１０Ｆの部分断面図である。図９Ｃは、円形穴１６８Ｇを伴うカバー１３０Ｇと、広がった幅Ｗを有するセクションを伴うリブ１２８Ｇと、穴１６８Ｇを通って延在するタブ１６６Ｇとを有するファンブレード１１０Ｇの実施形態の部分上面図である。図９Ｄは、図９ＣのＤ−Ｄ線に沿ったファンブレード１１０Ｇの部分断面図である。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄを併せて論じる。ファンブレード１１０Ｆ及び１１０Ｇは、それぞれ、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇならびにカバー１３０Ｆ及び１３０Ｇを含む。リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの各々は、それぞれ、上部１３８Ｆ及び１３８Ｇ、縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇ、溝１６４Ｆ及び１６４Ｇ、ならびにタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇを有する。カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇは、それぞれ、穴１６８Ｆ及び１６８Ｇを含む。
【００４６】
ファンブレード１１０Ｆ及び１１０Ｇは、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同様の構造を有する。任意の数のリブ１２８Ｆ及び１２８Ｇが、それぞれ、溝１６４Ｆ及び１６４Ｇを有してもよい。溝１６４Ｆ及び１６４Ｇは、溝１６４Ｆ及び１６４Ｇがそれぞれ３つのタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇを形成するような、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇの間の、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの上部１３８Ｆ及び１３８Ｇの溝または切り欠きである。それぞれ、第１のタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは第１の縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇに隣接し、第２のタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは第２の縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇに隣接し、第３のタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは溝１６６Ｆ間及び１６６Ｇ間にある。縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇに隣接するタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは、それぞれ、カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇに９０度で接触する突起である。溝１６４Ｆ間及び１６４Ｇ間のタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは、それぞれ、カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇの穴１６８Ｆ及び１６８Ｇを通って延在する突起である。溝１６４Ｆ間のタブ１６６Ｆは矩形であり、溝１６４Ｇ間のタブ１６６Ｇは円形である。カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇの穴１６８Ｆ及び１６８Ｇは、それぞれ、溝１６４Ｆ間及び１６４Ｇ間のタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇを受け入れるように配置されている。したがって、穴１６８Ｆは矩形であり、穴１６８Ｇは円形である。穴１６８Ｆ及び１６８Ｇは、それぞれ、カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇからレーザーカットされてもよい。カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇは、それぞれ、複数の穴１６８Ｆ及び１６８Ｇを有してもよい。本実施形態では、溝１６４Ｆ及び１６４Ｇと、タブ１６６Ｆ及び１６６Ｇと、穴１６８Ｆ及び１６８Ｇとは、それぞれ、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの上部１３８Ｆ及び１３８Ｇとカバー１３０Ｆ及び１３０Ｇとの一部を下方へ延在する。溝１６４Ｆ及び１６４Ｇとタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇとを含むリブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの一部は、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇが幅Ｗだけ広がった部分を有するように、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇがそれぞれ溝１６４Ｆ及び１６４Ｇとタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇとを含まないリブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの幅Ｗよりも大きい幅Ｗを有する。代替の実施形態では、溝１６４Ｆ及び１６４Ｇと、タブ１６６Ｆ及び１６６Ｇと、穴１６８Ｆ及び１６８Ｇとは、それぞれ、リブ１２８Ｆ及び１２８Ｇの上部１３８Ｆ及び１３８Ｇとカバー１３０Ｆ及び１３０Ｇとの全体を下方へ延在してもよい。
【００４７】
カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇの穴１６８Ｆ及び１６８Ｇのタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇと、穴１６８Ｆ及び１６８Ｇに隣接するカバー１３０Ｆ及び１３０Ｇの一部とは、それぞれ、レーザーまたは電子ビーム溶接中に消滅する。タブ１６６Ｆ及び１６６Ｇと、穴１６８Ｆ及び１６８Ｇに隣接するカバー１３０Ｆ及び１３０Ｇの一部とは、それぞれ、レーザーまたは電子ビーム溶接を施される唯一の部分である。したがって、カバー１３０Ｆ及び１３０Ｇがリブ１３８Ｆ及び１３８Ｇの幅が狭くなっている部分に溶接されないため、溶接量が最小限に抑えられる。溶接は、円形穴１６８Ｇを使用するとさらに最小限に抑えられる。溶接を最小限に抑えると、少ない熱入力しか必要とされず、ファンブレードの歪みが低減されることになる。縁部１４４Ｆ及び１４４Ｇに隣接するタブ１６６Ｆ及び１６６Ｇは、それぞれ、溶接中に支持を提供する。溝１６４Ｆ及び１６４Ｇは応力集中を低減する。
【００４８】
図１０Ａは、円筒形部分１２８Ｈ’を有するリブ１２８Ｈと、円筒形部分１２８Ｈ’内の環状ポケット１２６Ｈ’と、円筒形部分１２８Ｈ’内に延在するレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０とを示す、カバー１３０Ｈが除去されたファンブレード１１０Ｈの実施形態の正面図である。図１０Ｂは、カバー１３０Ｈが除去されたファンブレード１１０Ｈの部分等角図である。図１０Ｃは、カバー１３０Ｈがリブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’に溶接された、図１０Ｂの線Ｃ−Ｃに沿ったファンブレード１１０Ｈの部分断面図である。図１０Ｄは、円筒形部分１２８Ｈ’を含まないリブ１２８Ｈの一部とカバー１３０Ｈとの間の空間１７２を示す、カバー１３０Ｈがリブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’に溶接された、ファンブレード１１０Ｈの実施形態の部分断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ及び図１０Ｄを併せて論じる。ファンブレード１１０Ｈは、窪み部分１２４Ｈ、ポケット１２６Ｈ（図１０Ａ及び１０Ｂに示す）、ポケット１２６Ｈ’、リブ１２８Ｈ、カバー１３０Ｈ（図１０Ｃに示す）、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０（図１０Ｃに示す）、及び空間１７２（図１０Ｄに示す）を含む。リブ１２８Ｈは、円筒形部分１２８Ｈ’、上部１３８Ｈ、縁部１４４Ｈ（図１０Ａ及び図１０Ｂに示す）、及び溝１６４Ｈを含む。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、溶接部１５２Ｈ（図１０Ｃに示す）を含む。
【００４９】
ファンブレード１１０Ｈは、ポケット１２６Ｈが環状ポケット１２６Ｈ’を含み、かつリブ１２８Ｈが円筒形部分１２８Ｈ’を含むことを必要とする異なるレーザーまたは電子ビーム溶接構造体を伴う、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂにおけるファンブレード１１０に関して説明したものと同様の構造を有する。環状ポケット１２６Ｈ’は、リブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’内に位置する環状空洞である。ポケット１２６Ｈは、窪み部分１２４Ｈの周辺部が狭くなるように、窪み部分１２４Ｈの外周に近づくように延在する。リブ１２８Ｈもまた狭くなっている。任意の数のリブ１２８Ｈが円筒形部分１２８Ｈ’を含んでもよい。円筒形部分１２８Ｈ’は、円筒形状を有するリブ１２８Ｈの一部である。円筒形部分１２８Ｈ’の直径は、ファンブレード１１０Ｈにわたって変化してもよい。あるいは、円筒形部分１２８Ｈ’の直径は、ファンブレード１１０Ｈにわたって全て同じであってもよい。円筒形部分１２８Ｈ’の直径は、ファンブレード１１０Ｈの構造的必要性に基づいて、リブ１２８Ｈにわたって変化してもよい。リブ１２８Ｈの高さは変化してもよい。例えば、円筒形部分１２８Ｈ’を含まず、かつ窪み部分１２４Ｈの周辺部を形成しないリブ１２８Ｈの一部は、図１０Ｄに示すように、窪み部分１２４Ｈの周辺部の第１の深さよりも深いが、ポケット１２６Ｈの第２の深さほど深くない、第３の深さまで機械加工されてもよい。その結果、カバー１３０Ｈが円筒形部分１２８Ｈ’または窪み部分１２４Ｈの周辺部を含まないリブ１２８Ｈの一部と接触しないように、カバー１３０Ｈと、円筒形部分１２８Ｈ’または窪み部分１２４Ｈの周辺部を含まないリブ１２８Ｈの一部との間に空間１７２が形成される。あるいは、円筒形部分１２８Ｈ’を含まず、かつ窪み部分１２４Ｈの周辺部を形成しないリブ１２８Ｈの一部は、ポケット１２６Ｈの第２の深さまで機械加工されてもよい。溝１６４Ｈは、円筒形部分１２８Ｈ’に隣接するリブ１２８Ｈの上部１３８Ｈの溝または切り欠きである。溝１６４Ｈは、円筒形部分１２８Ｈ’に隣接するリブ１２８Ｈの全ての部分に位置する。溝１６４Ｈは、溝１６４Ｈが第１の縁部１４４Ｈから第２の縁部１４４Ｈまで延在するように、リブ１２８Ｈの上部１３８Ｈの一部を下方へ延在する。したがって、ポケット１２６Ｈは、カバー１３０Ｈが適所にあるとき、溝１６４Ｈを介して流体的に接続される。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、図１０Ｃに示すように、リブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’及びカバー１３０Ｈに配置される。カバー１３０Ｈは、カバー１３０Ｈがリブ１２８Ｈの上部１３８Ｈと接触する位置に陰極アークコーティングでコーティングされてもよい。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、溶接部１５２Ｈを含む。溶接部１５２Ｈは、カバー１３０Ｈを貫いてリブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’の上部１３８Ｈ内に延在する。溶接部１５２Ｈは、リブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’の上部１３８Ｈの周りで延在する。溶接部１５２Ｈは、全貫通円形の突合せ溶接部であってもよい。本実施形態では、溶接部１５２Ｈは、円筒形部分１２８Ｈ’ではないリブ１２８Ｈの部分内に延在しない。代替の実施形態では、溶接部１５２Ｈはまた、円筒形部分１２８Ｈ’ではないリブ１２８Ｈの一部または全部に延在してもよい。溶接部１５２Ｈは、リブ１２８Ｈの上部１３８Ｈから９０度になるように配置される。
【００５０】
溝１６４Ｈは、ポケット１２６Ｈ間の流体連通を可能にする。したがって、単一のポケット１２６Ｈに不活性ガスを導入することによって、ファンブレード１１０Ｈの全てのポケット１２６Ｈを同程度に加圧することができる。例えば、アルゴンガス加圧操作を実施するために、ガスは、ブレードの根部からポケット内に延在する穴又は通路を通って単一のポケット１２６Ｈに導入され得、ガスは、ファンブレード１１０Ｈの全てのポケット１２６Ｈ内に流入し、それらを加圧する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、リブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’内の溶接部１５２Ｈを使用してリブ１２８Ａをカバー１３０Ａに取り付ける。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、より狭いリブ１２８Ｈへのカバー１３０Ｈの確実な取り付けを提供する。リブ１２８Ｈの幅を狭くすることができるため、さらに多くの金属がファンブレード１１０から除去され、ファンブレード１１０の重量が減少し得る。さらに、リブ１２８Ｈの一部が円筒形部分１２８Ｈ’または窪み部分１２４Ｈの周辺部を含まない実施形態では、第３の深さまで機械加工され、さらに多くの金属がファンブレード１１０から除去され、ファンブレード１１０の重量がさらに減少し、応力集中が低減される。円筒形部分１２８Ｈ’の様々な直径は、ファンブレード１１０Ｈを調整するか、または動作中のファンブレード１１０Ｈの振動応力の管理を最適化することができる。さらに、レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、全体的に少しの溶接しか必要とせず、溶接収縮が低減されることになる。リブ１２８Ｈの円筒形部分１２８Ｈ’におけるレーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０は、歪みを低減する。レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１７０はまた、プログラムすることが容易になる。さらに、溝１６４Ｈは、内部亀裂を除去し、応力集中を低減する。
【００５１】
レーザーまたは電子ビーム溶接構造体１３４、１３４’、１３６、１５６、１６０及び１７０は、ファンブレード１１０内で変化してもよい。さらに、ろう付け材１５８、１つまたは複数の溝１６４、及びカバー１３０の１つまたは複数の穴１６８を通って延在する１つまたは複数のタブ１６６の設置はまた、ファンブレード１１０内で変化してもよい。さらに、レーザー溶接または電子ビーム溶接を使用して溶接構造体を完成させ、所望の結果を得てもよい。
【００５２】
レーザー溶接または電子ビーム溶接のような高エネルギービーム溶接は、カバーを取り付けるための溶接部を提供しながら、歪みを低減し、ファンブレードの構造的完全性を向上させて疲労寿命を延ばす。高エネルギービーム溶接は、より迅速かつ簡単であり、生産能力及び一貫性を高めると共に、環境生産制約を低減することができる。
【００５３】
可能な実施形態の考察
以下は、本発明の可能な実施形態の非限定的な説明である。
【００５４】
エアフォイルは、エアフォイル本体と、エアフォイル本体の第１の側部における第１の深さを有する窪み部分であって、窪み部分が、窪み部分内に位置する、第２の深さを有する複数のポケット、及びポケット間に位置する、第１の深さを有するリブ、を含む窪み部分と、カバーであって、カバーの内面がリブに係合し、カバーの外面がエアフォイル本体の第１の側部の外面とほぼ面一になるように、窪み部分に嵌るように構成されている、カバーと、カバーを貫いてリブ内へ延在し、カバーをリブに取り付けるように配置された高エネルギービーム溶接構造体と、を含む。
【００５５】
前段落のエアフォイルは、以下の機能、構成及び／または追加の構成要素のうちの任意の１つまたは複数を任意で追加的及び／または代替的に含むことができる。
【００５６】
エアフォイル本体は、ねじれエアフォイル本体である。
【００５７】
ろう付け材は、カバーの内面上またはリブ上に配置される。
【００５８】
高エネルギービーム溶接構造体は、リブの中央部を下方へ延在する単一の溶接部を含む。
【００５９】
高エネルギービーム溶接構造体は、リブの上部に沿って、かつリブの縁部の間に離間配置された２つの溶接部を含む。
【００６０】
高エネルギービーム溶接構造体は、リブの縁部に配置された２つの溶接部を含む。
【００６１】
高エネルギービーム溶接構造体は、２つの溶接部間に配置された蛇行溶接部を含む。
【００６２】
リブは、リブの縁部間に溝を含む。
【００６３】
リブは溝の両側にタブを含み、タブは、カバーのリブへの高エネルギービーム溶接後にカバーと接触するように、溶接によって消滅するように構成されている。
【００６４】
リブはリブの縁部間に複数の溝を含む。
【００６５】
リブは溝の両側にタブを含む。
【００６６】
カバーは穴を含み、リブは穴を通って延在するタブを含む。
【００６７】
カバーは、矩形穴を含み、リブは、広がった幅を有するセクションを含み、このセクションはまた、カバーの矩形穴を通って延在するタブを有する。
【００６８】
カバーは円形穴を含み、リブは、広がった幅を有するセクションを含み、このセクションはまた、カバーの円形穴を通って延在するタブを有する。
【００６９】
高エネルギービーム溶接構造体はリブにわたって変化する。
【００７０】
窪み部分は、エアフォイル本体の外面に隣接する空洞を含む。
【００７１】
カバーとエアフォイル本体の外面との間の溶接部は、エアフォイル本体の外面に隣接する空洞まで延在する。
【００７２】
高エネルギービーム溶接構造体は、レーザー溶接構造体及び電子ビーム溶接構造体からなる群から選択される。
【００７３】
複数のポケットは、リブの円筒形部分内に環状ポケットを含み、高エネルギービーム溶接構造体は、カバーを貫いてリブの円筒形部分内に延在する。
【００７４】
エアフォイルを製造する方法は、第１の深さを有する窪み部分をチタン製エアフォイル本体の第１の側部に機械加工することと、第２の深さを有するポケットをエアフォイル本体のチタン鍛造部の第１の側部の窪み部分に切削することと、カバーを、カバーの外面がエアフォイル本体の第１の側部の第１の表面とほぼ面一になるように、エアフォイル本体の窪み部分内に設置することと、カバーがエアフォイル本体に取り付けられてエアフォイル本体を密閉するように、カバーを貫いてエアフォイル本体内のポケット間のリブ内に高エネルギービーム溶接を行うことと、を含む。
【００７５】
この発明は例示的な実施形態（複数可）を参照して説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行ってもよく、その部材に対して均等物で置き換えてもよいことが理解される。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況または材料を適合させるために多くの変更を行ってもよい。したがって、本発明は、開示した特定の実施形態（複数可）に限定されるものではなく、添付の請求の範囲の及ぶ範囲に入る全ての実施形態が包含される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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