(57)【要約】【課題】ターボファンジェットエンジンにおいて、複合材料からなる静翼の整流機能を確保しつつ、雷撃による雷電流を受け流すことができ、点検も容易である静翼構造及びこれを用いたターボファンジェットエンジンを提供すること。【解決手段】複合材料から成るガイドベーン（２０）の翼先端部（２１）及び翼基端部（２２）をそれぞれ金属から成る連結サポート体（３０、３１）により支持し、この翼先端部（２１）及び翼基端部（２２）の連結サポート体（３０、３１）の間を、ガイドベーン（２０）の前縁端面（２０ａ）とシース（２３）との間を通しつつ、導電線（４０）で接続する。【選択図】図２
2015010586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボファンジェットエンジンのファンケースと、
前記ターボファンジェットエンジンのエンジン本体部と、
前記ファンケースと前記エンジン本体部とを連結し、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料から成る静翼と、
前記静翼の少なくとも前縁部を覆うエロージョン防止用金属と、
前記静翼の一端と前記ファンケースとの間及び前記静翼の他端と前記エンジン本体部との間を連結する金属からなる一対の連結サポート体と、
前記静翼の前縁部と前記エロージョン防止用金属との間を通り、前記静翼の一端及び他端の連結サポート体の間を接続する導電体と、
を備えることを特徴とする静翼構造。
【請求項２】
前記静翼の前縁部に、前記導電体を支持する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の静翼構造。
【請求項３】
ターボファンジェットエンジンを構成する静翼構造として請求項１又は２に記載の静翼構造が用いられていることを特徴とするターボファンジェットエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、航空機用ターボファンジェットエンジンのエンジン本体部側とファンケースとを連結している静翼構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記したようなターボファンジェットエンジンには、通常、エンジン本体部内に空気を導入する動翼と、この動翼により導入した空気の流れを整流する静翼であるガイドベーンが備えられている。
このガイドベーンには、整流機能のみが要求される場合と、整流機能に加えてエンジン本体部を構成するファンフレームとファンケースとを連結する構造体機能をも要求される場合がある。
【０００３】
構造用のガイドベーンとしては、アルミ合金等の金属材料を構成材料として使用していたのに対し、近年、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維との複合材料の使用が進められている。このような複合材料は軽量、高強度、高耐久性を有しており、ガイドベーンだけでなくファンケースや、航空機の主翼等の他の構造体においても使用が進められている。
【０００４】
しかし、このような複合材料は金属材料に比べて電気抵抗が高いため、複合材料を構造体として用いた部分は雷撃によって生じる雷電流を受け持ちきれず、火花（スパーク）を生じるという問題がある。
そこで、例えば複合材料からなる燃料タンクを備えた主翼において、雷撃による高電圧の発生を抑制すべく、翼端から胴体導電性部と接する翼根まで電気的に連続した金属固定前縁及び固定後縁を形成する主翼構造が開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されているような航空機の翼のように比較的大きな面積を確保できる構造体においては、容易に雷撃用の金属材料を付加することができるが、ターボファンジェットエンジンのガイドベーンのように比較的小さな構造体であり、整流機能も果たす必要がある構造体においては落雷のための金属材料を設けるのは容易ではない。
【０００７】
一方で、雷撃用の金属材料を設ける場合には、金属材料が途中で途切れることなく正常に通電可能であるか否かの点検を容易にできることも要求される。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ターボファンジェットエンジンにおいて、複合材料からなる静翼の整流機能を確保しつつ、雷撃による雷電流を受け流すことができ、点検も容易である静翼構造及びこれを用いたターボファンジェットエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係る静翼構造では、ターボファンジェットエンジンのファンケースと、前記ターボファンジェットエンジンのエンジン本体部と、前記ファンケースと前記エンジン本体部とを連結し、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と強化繊維との複合材料から成る静翼と、前記静翼の少なくとも前縁部を覆うエロージョン防止用金属と、前記静翼の一端と前記ファンケースとの間及び前記静翼の他端と前記エンジン本体部との間を連結する金属からなる一対の連結サポート体と、前記静翼の前縁部と前記エロージョン防止用金属との間を通り、前記一端及び他端の連結サポート体を接続する導電体と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
好ましくは、前記静翼の前縁部に、前記導電体を支持する凹部を形成してもよい。
また、本発明に係るターボファンジェットエンジンでは、ターボファンジェットエンジンを構成する静翼構造として上記静翼構造が用いられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記手段を用いる本発明に係る静翼構造によれば、静翼として電気抵抗の高い複合材料を採用した場合であっても、導電体を介してファンケースで受けた雷電流をエンジン本体部側に受け流すことができる。また、当該導電体を静翼の前縁部とエロージョン防止用金属との間に通すことで、整流機能を確保できるとともに、点検も容易に行うことができる。
【００１１】
また、当該静翼構造を採用するターボファンジェットエンジンは、複合材料からなる静翼による軽量、高強度、高耐久性を得つつ、耐雷撃性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る静翼構造を採用したジェットエンジンの前側上部における部分断面図である。
【図２】（ａ）ガイドベーンの翼先端部、（ｂ）ガイドベーンの翼基端部のそれぞれの連結部構造を詳細に示した斜視図である。
【図３】（ａ）図１のＡ−Ａ線に沿うガイドベーンの断面図、（ｂ）ガイドベーンの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る静翼構造の一実施形態を示しており、この実施形態では、ターボファンジェットエンジンを構成する静翼としてのガイドベーンを例に挙げて説明する。
図１に示すように、ターボファンジェットエンジン１（以下単にジェットエンジン１という）において、エンジン本体部２におけるエンジン内筒３の軸心側に環状のコア流路４が形成され、エンジン本体部２の外側部分であるファンケース５の内周面及びエンジン内筒３の外周面の間にバイパス流路６が形成されている。
【００１４】
このジェットエンジン１の空気流上流側（図中左側）である前部には、ファンディスク７が軸受８を介して図示しないエンジン軸心周りに回転可能に設置されている。このファンディスク７は、ジェットエンジン１の空気流下流側（図中右側）である後部に配置される図示しない低圧タービンにおけるタービンロータに一体的に連結されている。
【００１５】
また、このファンディスク７の外周面には、複数の動翼１０が嵌合溝７ａを介して周方向に等間隔で配置されており、動翼１０と嵌合溝７ａとの間における前後には、スペーサ１１、１１が配置されている。ファンディスク７の前部及び後部には、動翼１０を支える環状のリテーナ１２、１３が周方向に一体的にそれぞれ設置され、前部のリテーナ１２はノーズコーン１４に一体的に連結され、後部のリテーナ１３はファンディスク７の下流側に隣接する低圧圧縮機１５におけるロータ１６に同軸で且つ一体的に連結されている。
【００１６】
つまり、ジェットエンジン１の運転時には、複数の動翼１０をファンディスク７とともに回転させることで、コア流路４及びバイパス流路６に空気を導入することができるようになっている。
このジェットエンジン１は、バイパス流路６上に複数のガイドベーン（静翼）２０を備えている。複数のガイドベーン２０は、エンジン内筒３の周囲に配置されており、バイパス流路６を流れる旋回空気流を整流するようになっている。このガイドベーン２０は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑性樹脂と、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維との複合材料を構成材料として、例えば、翼厚方向に積層されたり、三次元的に織込まれたりして形成される。
【００１７】
このガイドベーン２０の軸心から離れた側（一端）である翼先端部２１は、連結サポート体３０を介して、ファンケース５に配置された取付フランジ５ａ、５ａに連結され、ガイドベーン２０の軸心側（他端）の翼基端部２２は連結サポート体３１を介して、エンジン内筒３に配置されたファンフレーム３２の取付フランジ３２ａ、３２ａに連結されている。
【００１８】
また、ガイドベーン２０の前縁部分の表面には、物の衝突等による摩耗を防止するためのエロージョン防止用金属であるシース２３が設けられている。シース２３は例えばチタン合金の板材であり、ガイドベーン２０の前縁端を覆うように接着されている。
ここで、図２を参照すると、図２（ａ）にはガイドベーン２０の翼先端部２１の連結部構造の斜視図、図２（ｂ）にはガイドベーン２０の翼基端部２２の連結部構造の斜視図がそれぞれ示されており、以下同図に基づきガイドベーン２０の連結部構造について詳しく説明する。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、ガイドベーン２０の翼先端部２１は、翼厚方向両側から連結サポート体３０の一部である一対の対向壁３０ａ、３０ｂにより挟持されている。当該対向壁３０ａ、３０ｂは複数個所（図２（ａ）では２箇所のみ図示）においてボルト３４及びナット３５により翼先端部２１に連結されている。この対向壁３０ａ、３０ｂを含む連結サポート体３０は、アルミ合金やチタン合金等の金属から成り、同じく金属からなるファンケース５と取付フランジ５ａ、５ａを介して連結されている。
【００２０】
対向壁３０ａ、３０ｂのボルト３４及びナット３５のうち、前縁側のナット３５には一方の対向壁３０ａとの間に円端子４０ａが挟まれている。当該円端子４０ａは金属ワイヤーである導電線４０（導電体）の端部をなしており、当該導電線４０は円端子４０ａから一方の対向壁３０ａの外側面に沿って前縁側に延びている。そして、当該導電線４０は、ガイドベーン２０の翼先端部２１の前縁端にて翼基端部２２側へと折り返され、シース２３の内面側を通りつつガイドベーン２０の前縁端に沿って配線されている。なお、導電線４０はガイドベーン２０より電気抵抗の低い金属からなる。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、ガイドベーン２０の翼基端部２２においても、翼厚方向両側から連結サポート体３１の一対の対向壁３１ａ、３１ｂにより挟持されている。当該対向壁３１ａ、３１ｂも複数個所（図２（ｂ）では１箇所のみ図示）においてボルト３４及びナット３５により翼基端部２２と連結されている。この対向壁３１ａ、３１ｂを含む連結サポート体３１も、アルミ合金やチタン合金等の金属から成り、同じく金属からなるエンジン内筒３とファンフレーム３２の取付フランジ３２ａ、３２ａを介して連結されている。
【００２２】
対向壁３１ａ、３１ｂのボルト３４及びナット３５のうち、図２（ｂ）に図示されている前縁側のナット３５は一方の対向壁３１ａとの間に、導電線４０のもう一方の端部である円端子４０ｂが挟まれている。当該導電線４０は円端子４０ｂから一方の対向壁３１ａの外側面に沿って前縁側に延びている。そして、当該導電線４０は、ガイドベーン２０の翼基端部２２の前縁端にて翼先端部２１側へと折り返され、シース２３の内面側を通りつつガイドベーン２０の前縁端に沿って配線されている。
【００２３】
さらにここで、図３を参照すると、図３（ａ）に図１のＡ−Ａ線に沿うガイドベーンの断面図が示されている。
当該図３（ａ）に示すように、ガイドベーン２０の前縁端は切り欠かれており、翼厚方向の沿った前縁端面２０ａが形成されている。当該前縁端面２０ａは断面Ｕ字状のシース２３に覆われており、当該前縁端面２０ａとシース２３との間に導電線４０が配線されている。シース２３は内面に接着剤が塗布されており、当該接着剤を介して導電線４０を覆っている。
【００２４】
上記したように、この実施形態に係る静翼構造では、まず、複合材料から成るガイドベーン２０の翼先端部２１及び翼基端部２２をそれぞれ金属から成る連結サポート体３０、３１により支持させている。そして、この翼先端部２１及び翼基端部２２の一対の連結サポート体３０、３１の間を、ガイドベーン２０の前縁端面２０ａとシース２３との間を通しつつ、導電線４０により接続している。
【００２５】
このように、金属からなる連結サポート体３０、３１の間を導電線４０で接続することでガイドベーン２０の翼先端部２１から翼基端部２２を通電可能な構成としている。従って、ファンケース５に雷撃を受けたときには、雷電流は、当該ファンケース５から取付フランジ５ａを通ってガイドベーン２０の翼先端部２１側の連結サポート体３０へと流れ、対向壁３０ａ、３０ｂのボルト３４及びナット３５から導電線４０に流れる。そして、雷電流は、導電線４０を通り翼基端部２２側の対向壁３１ａ、３１ｂのボルト３４及びナット３５から連結サポート体３１へと流れて、ファンフレーム３２の取付フランジ３２ａを介してエンジン本体部２側のエンジン内筒３へ流れていく。このようにして、ガイドベーン２０として電気抵抗の高い複合材料を採用した場合であっても、導電線４０を介してファンケース５で受けた雷電流をエンジン本体部２側に受け流すことができる。
【００２６】
また、導電線４０はガイドベーン２０の前縁端面２０ａとシース２３との間に配設されていることから、導電線４０がガイドベーン２０の表面に突出することはなく、ガイドベーン２０の整流機能に影響を与えることはない。さらに導電線４０は、金属材料からなるシース２３との間に、シース２３内面に塗布されている接着剤が介在していることで、当該接着剤が導電線４０の被覆も兼ねることとなり、導電線４０とシース２３との間のスパークも防止することができる。
【００２７】
さらに、エロージョン防止用金属であるシース２３は摩耗する毎に交換するため比較的交換容易であり、交換のためにシース２３を剥がせば、導電線４０を目視することができ、導電線４０の点検も容易に行うことができる。
したがって、この実施形態に係る静翼構造では、ターボファンジェットエンジン１において、複合材料からなる静翼の整流機能を確保しつつ、雷撃による雷電流を受け流すことができ、点検も容易に行うことができる。
【００２８】
また、このような静翼構造を採用するジェットエンジン１は、複合材料からなるガイドベーン２０による軽量、高強度、高耐久性を得つつ、耐雷撃性を確保することができる。
以上で本実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態はこれに限られるものではない。
例えば、図３（ｂ）には本発明に係る静翼構造の変形例を示している。当該図３（ｂ）では図３（ａ）に示す上記実施形態と、ガイドベーン２０の前縁端面の形状のみが相違している。なお、他の構成については上記実施形態と同様の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２９】
上記実施形態ではガイドベーン２０の前縁端面２０ａは翼厚方向に沿った面であるのに対し、変形例の前縁端面２０ｂは導電線４０（導電体）の外周形状に合わせて断面がＣ字状に凹んだ面（凹部）をなしている。なお、このような凹部は、ガイドベーン２０の前縁端の一部に形成してもよいし、前縁端全域に形成してもよい。
【００３０】
このようにガイドベーン２０の前縁端面２０ｂが凹部を有することで、上記実施形態の効果に加えて、ガイドベーン２０の前縁端に導電線４０を配線しやすくなるとともに、ずれにくい安定した配線を実現することができる。
また、本発明はこの他の構成についても上記実施形態及び変形例に限られるものではない。
【００３１】
例えば上記実施形態及び変形例では導電線４０をガイドベーン２０の前縁端に配線しているが、導電線は整流機能に影響を与えないようにシースに覆われていればよく、ガイドベーンの前縁部においてシースが取り付けられる範囲に導電線を配線可能な凹部を設け、当該凹部に導電線を配線する構成としてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態及び変形例では導電線４０は１本のみであるが、導電線を複数本設けてもよい。さらに、導電線に代えて棒状や板状の導電体を設けてもよい。
また、上記実施形態では導電線４０の両端部は円端子４０ａ、４０ｂであるがＹ字状等の他の形状の端子を用いてもよい。また、導電線４０の端子はボルト３４及びナット３５で固定される必要もなく、他の取付手段を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  ジェットエンジン（ターボファンジェットエンジン）
２  エンジン本体部
３  エンジン内筒
５  ファンケース
５ａ  取付フランジ
２０  ガイドベーン（静翼）
２０ａ、２０ｂ  前縁端面
２１  翼先端部
２２  翼基端部
３０、３１  連結サポート体
３２  ファンフレーム
３２ａ  取付フランジ
３４  ボルト
３５  ナット
４０  導電線（導電体）
４０ａ、４０ｂ  円端子
【図１】
2015010586.tif 000003
【図２】
2015010586.tif 000004
【図３】
2015010586.tif 000005