(57)【要約】  表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従うエーロフォイルプロファイルを有するタービンブレードであって、Ｘの値およびＹの値がインチ単位であり、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。Ｘの値およびＹの値が距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。各距離Ｚでのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、エーロフォイル形状を形成する。Ｘ距離、Ｙ距離、およびＺ距離が等しい定数の関数として変倍され得、Ｘ距離、Ｙ距離、およびＺ距離が、エーロフォイルに対して垂直な方向において約＋／−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）のエンベロープの範囲内に位置する。【選択図】図５
2021534347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンブレードであって、前記タービンブレードが、
ブレード根本と、
前記ブレード根本から延在するプラットフォームと、
エーロフォイル形状を有する、前記プラットフォームから先端部まで延在するエーロフォイルであって、前記エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称のプロファイルを有し、前記Ｚの値は０から１までの無次元値であり、前記Ｚの値にインチ単位の前記エーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能であり、前記Ｘの値およびＹの値がインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定し、前記Ｚ距離での前記エーロフォイルプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する、エーロフォイルと、
前記エーロフォイルの先端部から延在するシュラウドと、
を備える、タービンブレード。
【請求項２】
ガスタービンエンジンの第２段タービンの一部を形成する、請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項３】
前記エーロフォイルが、前記プラットフォームの中央点から前記エーロフォイルの先端部までで測定される約１４．１４７インチの高さを有する、請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項４】
少なくとも前記エーロフォイルに加えられるコーティングをさらに備える、請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項５】
前記シュラウドが、前記シュラウドから離れるように前記エーロフォイルの反対側に延在する複数のナイフエッジをさらに備える、請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項６】
前記Ｘの値、前記Ｙの値、および前記Ｚの値が１つまたは複数の定数の関数として変倍可能である、請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項７】
タービンブレードであって、前記タービンブレードが、
ブレード根本と、
前記ブレード根本から延在するプラットフォームと、
前記プラットフォームから延在するエーロフォイルであって、前記エーロフォイルが、前記エーロフォイルの任意の表面に対して垂直な方向において約−０．０３２インチから約＋０．０３２インチのエンベロープの範囲内にあるエーロフォイル形状を有し、前記エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称のプロファイルを有し、前記Ｚの値は０から１までの無次元値であり、前記Ｚの値にインチ単位の前記エーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能であり、前記Ｘの値およびＹの値がインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定し、前記Ｚ距離での前記エーロフォイルプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する、エーロフォイルと、
前記エーロフォイルの先端部から延在するシュラウドと、
を備える、タービンブレード。
【請求項８】
ガスタービンエンジンの第２段タービンの一部を形成する、請求項７に記載のタービンブレード。
【請求項９】
前記エーロフォイルに加えられるコーティングをさらに備える、請求項７に記載のタービンブレード。
【請求項１０】
前記シュラウドが、前記シュラウドから離れるように前記エーロフォイルの反対側に延在する複数のナイフエッジをさらに備える、請求項７に記載のタービンブレード。
【請求項１１】
前記Ｘの値、前記Ｙの値、および前記Ｚの値が１つまたは複数の定数の関数として変倍可能である、請求項７に記載のタービンブレード。
【請求項１２】
タービンであって、前記タービンが、
エンジンの中心線に沿って配置されるタービンホイールと、
前記タービンホイールに固定される複数のタービンブレードと、を備え、
前記複数のタービンブレードの各タービンブレードが、
ブレード根本と、
前記ブレード根本から径方向外側に延在するプラットフォームと、
前記プラットフォームから径方向外側に延在するエーロフォイルであって、前記エーロフォイルがエーロフォイル先端部およびエーロフォイル形状を有し、前記エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称のプロファイルを有し、前記Ｚの値は０から１までの無次元値であり、前記Ｚの値にインチ単位の前記エーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能であり、前記Ｘの値およびＹの値がインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定し、前記Ｚ距離での前記エーロフォイルプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する、エーロフォイルと、
前記エーロフォイル先端部から延在するシュラウドと、
を備える、タービン。
【請求項１３】
ガスタービンエンジンの第２段の一部を形成する、請求項１２に記載のタービン。
【請求項１４】
前記タービンブレードが、少なくとも前記エーロフォイルに加えられるコーティングをさらに備える、請求項１２に記載のタービン。
【請求項１５】
前記シュラウドが、前記シュラウドから離れるように前記エーロフォイルの反対側に延在する複数のナイフエッジをさらに備える、請求項１２に記載のタービン。
【請求項１６】
前記Ｘの値、前記Ｙの値、および前記Ｚの値が１つまたは複数の定数の関数として変倍可能である、請求項１２に記載のタービン。
【請求項１７】
タービンであって、前記タービンが、
エンジンの中心線に沿って配置されるタービンホイールと、
前記タービンホイールに固定される複数のタービンブレードと、を備え、
前記複数のタービンブレードの各タービンブレードが、
ブレード根本と、
前記ブレード根本から径方向外側に延在するプラットフォームと、
前記プラットフォームから径方向外側に延在するエーロフォイルであって、前記エーロフォイルが、エーロフォイル先端部、および前記エーロフォイルの任意の表面ロケーションに対して垂直な方向において約−０．０３２インチから約＋０．０３２インチのエンベロープの範囲内にあるエーロフォイル形状を有し、前記エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称のプロファイルを有し、前記Ｚの値は０から１までの無次元値であり、前記Ｚの値にインチ単位の前記エーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能であり、前記Ｘの値およびＹの値がインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定し、前記Ｚ距離での前記エーロフォイルプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する、エーロフォイルと、
前記エーロフォイル先端部から延在するシュラウドと、
を備える、タービン。
【請求項１８】
ガスタービンエンジンの第２段の一部を形成する、請求項１７に記載のタービン。
【請求項１９】
前記タービンブレードが、少なくとも前記エーロフォイルに加えられるコーティングをさらに備える、請求項１７に記載のタービン。
【請求項２０】
前記シュラウドが、前記シュラウドから離れるように前記エーロフォイルの反対側に延在する複数のナイフエッジをさらに備える、請求項１７に記載のタービン。
【請求項２１】
前記Ｘの値、前記Ｙの値、および前記Ｚの値が１つまたは複数の定数の関数として変倍可能である、請求項１７に記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１８年８月２１日に出願した米国非仮特許出願第１６／１０７，４０１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本開示は、概して、ガスタービンエンジンで使用されるためのタービンブレードに関し、より詳細には、第２段タービンブレードのための表面プロファイルに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ガスタービンエンジンは、通常、軸方向シャフトを介して多段タービンに結合される多段圧縮機を備える。空気が圧縮機を通ってガスタービンエンジンに入り、圧縮機では、空気が圧縮機の後続の段を通過するときに空気の温度および圧力が増大する。次いで、圧縮空気が１つまたは複数の燃焼器まで誘導され、燃焼器で、圧縮空気が燃料源と混合されて燃焼混合物を作る。この混合物が１つまたは複数の燃焼器内で点火されて高温燃焼ガスの流れを作る。これらのガスがタービンまで誘導され、それによりタービンを回転させ、それにより圧縮機を駆動する。ガスタービンエンジンのこの出力は、タービンからの排気を介する機械的推進力であってもよいか、または軸方向シャフトの回転からの軸動力であってもよく、この場合、軸方向シャフトが発電機を駆動して電気を発生させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]圧縮機およびタービンの各々が、圧縮空気の流れまたは高温燃焼ガスの流れの中まで延在するエーロフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）を有する複数の回転ブレードおよび固定翼を備える。各ブレードまたは翼が、圧縮機およびタービンを通過する流れに対して必要な仕事を提供するために満たさなければならない特定のセットの設計基準を有する。しかし、タービンにおいて特に一般的であるように動作環境が本質的に過酷であることを理由として、エーロフォイルの性能を最適化することが有益である。
【０００５】
[0005]本発明は、ガスタービンエンジンで使用されるための改善されたエーロフォイル構成を有するタービンブレードを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]本発明の実施形態で、タービンブレードが、ブレード根本、ブレード根本から延在するプラットフォーム、プラットフォームから延在するエーロフォイル、およびエーロフォイルから延在するシュラウドを備える。エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う、エーロフォイル形状および公称のプロファイルを有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。Ｘの値およびＹの値はインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。Ｚ距離でのこれらのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する。
【０００７】
[0007]本発明の代替的実施形態で、ブレード根本と、ブレード根本から延在するプラットフォームと、プラットフォームから延在するエーロフォイルと、エーロフォイルから延在するシュラウドとを備えるタービンブレードが開示され、エーロフォイルがエーロフォイル形状を有する。エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称のプロファイルを有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。Ｘの値およびＹの値はインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。Ｚ距離でのこれらのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する。エーロフォイル形状が、エーロフォイルの任意の表面に対して垂直な方向において約−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）から約＋０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）のエンベロープの範囲内にあるエンベロープ内に位置する。
【０００８】
[0008]本発明の別の実施形態で、タービンが、エンジンの中心線に沿って配置されるタービンホイールを備える。タービンホイールがタービンホイールに固定される複数のタービンブレードを有し、各タービンブレードが、ブレード根本と、ブレード根本から径方向外側に延在するプラットフォームと、プラットフォームから径方向外側に延在するエーロフォイルと、エーロフォイルから延在するシュラウドとを備える。エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う、エーロフォイル形状および公称のプロファイルを有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。ＸおよびＹはインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。Ｚ距離でのこれらのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する。
【０００９】
[0009]本発明の別の実施形態で、タービンが、エンジンの中心線に沿って配置されるタービンホイールと、タービンホイールに固定される複数のタービンブレードとを備え、各タービンブレードが、ブレード根本と、ブレード根本から径方向外側に延在するプラットフォームと、プラットフォームから径方向外側に延在するエーロフォイルと、エーロフォイルから延在するシュラウドとを備える。エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う、エーロフォイル形状および公称のプロファイルを有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。ＸおよびＹはインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。Ｚ距離でのこれらのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成し、エーロフォイル形状が、エーロフォイルの任意の表面ロケーションに対して垂直な方向において約＋０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）から約−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）の範囲内のエンベロープ内に位置する。
【００１０】
[0010]以下の記述および特許請求の範囲から本発明のこれらのおよび他の特徴が最良に理解され得る。
【００１１】
[0011]添付図面を参照して本発明を以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012]ガスタービンエンジンの一部分を示す側面図である。
【図２】[0013]本発明の実施形態によるタービンブレード鋳物を示す斜視図である。
【図３】[0014]本発明の実施形態によるエーロフォイルを有するタービンブレードを示す側面図である。
【図４】[0015]本発明の実施形態によるエーロフォイルを有するタービンブレードを示す側面図である。
【図５】[0016]本発明の実施形態によるエーロフォイルを有する図４のタービンブレードを示す別の側面図である。
【図６】[0017]本発明の実施形態によるエーロフォイルを有するタービンブレードを示す上面図である。
【図７】[0018]本発明の実施形態による図６のタービンブレードを示す底面図である。
【図８】[0019] 表１−１〜表１−３７のデカルト座標で概略的に示されるエーロフォイルプロファイル断面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0020]本発明は、発電のために使用されるガスタービンなどの、ガスタービンエンジンで使用されることが意図されるものであり、ガスタービンエンジンの一部分が図１に描かれている。本発明は、製造業者に関係なく、発電のために使用される多重ガスタービンエンジン（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｇａｓ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｅｎｇｉｎｅ）に適用可能である。
【００１４】
[0021]当業者には容易に認識されるように、このようなガスタービンエンジンは、エンジンの中心線または軸方向の中心線軸を中心として円周方向に配置される。エンジンが、圧縮機、燃焼セクション、およびタービンを有し、タービンがエンジンシャフトを介して圧縮機に結合される。当技術分野でよく知られているように、圧縮機内で圧縮される空気が燃料と混合されて燃焼セクション内で燃焼してタービン内で膨張する。圧縮機内で圧縮される空気およびタービン内で膨張する燃料混合物は、両方とも、「高温ガスストリームフロー」と称され得る。タービンが、流体の膨張に反応して回転してそれにより圧縮機を駆動するロータを有する。タービンが、翼としばしば称される、交互の列の回転タービンブレードおよび静止エーロフォイルを備える。
【００１５】
[0022]本発明の実施形態によるタービンブレードが図１〜８に示される。最初に図１を参照すると、タービの一部分の断面図が示されている。タービンが、多段の交互の列のタービンブレード１および翼５を有する。本発明は、ガスタービンエンジンの第２段のためのタービンブレード１０または第２の列のカーテンタービンブレードを提供する。タービンブレード１０が図２では鋳造された形態で示される。図３〜５を参照すると、タービンブレード１０が、ブレード根本１２と、ブレード根本１２から延在するプラットフォーム１４と、プラットフォーム１４から延在するエーロフォイル１６とを有する。エーロフォイル１６が前縁１８および反対側にある後縁２０を有する。前縁１８と後縁２０との間でエーロフォイル形状に沿って、概略凹形形状を有する圧力側表面２２および概略凸形形状を有する反対側の吸込側表面２４が延在する。エーロフォイルが、プラットフォーム１４の反対側に位置するシュラウド先端部２６まで延在する。シュラウド先端部２６の上面図が図６に示され、ブレード根本１２の反対側の底面図が図７に示される。
【００１６】
[0023]エーロフォイル１６が、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称の非被覆プロファイル（ｕｎｃｏａｔｅｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。Ｘの値およびＹの値はインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面３２を画定する。Ｚ距離での図８に示されるようなこれらのプロファイル断面３２が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する。
【００１７】
[0024]本明細書で開示されるタービンブレード１０が、好適には、ガスタービンエンジンの第２段タービンの一部であり、プラットフォーム１４の中央点付近からエーロフォイル１６のシュラウドまたは先端部２６までで測定される約１４．１４７インチ（３５．９ｃｍ）のエーロフォイル高さを有する。本発明の代替的実施形態で、タービンブレード１０が、エーロフォイル１６に加えられるコーティングをさらに備える。タービン内でエーロフォイルが受けることになる温度に関してのエーロフォイルの性能を向上させるために多様なコーティングがエーロフォイル１６に加えられ得る。１つの許容されるこのようなコーティングには金属ＭＣｒＡｌＹおよび熱バリアコーティングがある。ＭＣｒＡｌＹが約０．００８インチ（０．０２０３ｃｍ）の厚さで加えられ、次いで、ＭＣｒＡｌＹの上に加えられる最大約０．０２０インチ（０．０５０８ｃｍ）の熱バリアコーティングを有する。このような許容されるコーティングは、プラットフォーム１４とシュラウド２６との間のエーロフォイル１６のすべての表面に加えられる。本発明の実施形態で、隣接するシュラウドの対合面は、そこに加えられる耐摩耗加工コーティングをさらに有してもよい。当業者であれば理解するように、隣接するタービンブレードのシュラウドが、タービン段の外側領域のための密閉領域と、タービンブレードのエーロフォイル部分の振動を減衰させる１つの手法との両方を提供するために互いに接触する。このようなコーティングが、隣接するシュラウドの対合面の間で起こる摩擦摩耗の量を低減するのを補助する。エーロフォイル１６の表面に加えられるコーティングの結果として、ブレード鋳物のプロファイルおよびエーロフォイルに加えられるコーティングの公差に応じて、エーロフォイル１６の全体のエンベロープが＋０．０６０インチから−０．０３２インチ増大する。
【００１８】
[0025]タービンブレード１０の動作状態に応じて、ブレードが、圧縮空気または蒸気などの冷却流体を用いて冷却され得る。タービンブレード１０のエーロフォイル１６およびシュラウド２６を冷却するのに、およびブレードの全体の動作温度を効果的に下げるのに、多様な冷却構成が利用され得る。このような１つの許容される冷却構成が、根本１２からシュラウド２６まで延在する、複数の径方向に延在する冷却通路を利用する。通路が、複数の通路を通過する冷却流体を乱流化するための内部表面構造部をさらに有することができる。本発明は概して径方向を向く冷却通路のみに限定されず、代替の冷却構成を採用することもできる。エーロフォイル１６は、蛇行冷却などの代替の内部冷却構成を組み込むのに十分なサイズを有する。当業者であれば理解するように、その動作温度が非常に高いことを理由として、タービンブレードの特定の段を冷却することが必要である。やはり、この冷却を実現するために空気または蒸気などの多様な冷却流体が使用され得る。
【００１９】
[0026]図４〜６を参照すると、シュラウド２６が、シュラウド２６から径方向外側につまりエーロフォイル１６の反対側に延在する１つまたは複数のナイフエッジ３０をさらに備える。ナイフエッジ３０が図１に示されるようにタービン段の外側シールの方に延在する。タービン段と外側シールとの間のクリアランスに応じて、ナイフエッジ３０により外側シールの中に溝を切り入れてそれによりタービンの第２段のための外側空気シールを形成することが可能である。ブレード上のナイフエッジ３０の数は多様であってよいが、通常、シュラウド２６の幾何形状に応じて１つまたは２つである。
【００２０】
[0027]エーロフォイルのプロファイルを決定するための表１−１〜表１−３７の値は小数点第３位まで求められて示される。表１−１〜表１−３７のこれらの値は公称の非被覆のエーロフォイルについてである。しかし、エーロフォイルのプロファイルを表１−１〜表１−３７の値から変化させ得るような一般的な製造公差も存在し、さらにはそのような変化を生じさせるようなコーティングも存在する。したがって、本発明の代替的実施形態では、上で開示したようなタービンブレード１０が提供され、ここでは、エーロフォイル形状がエーロフォイル１６の任意の表面ロケーションに対して垂直な方向において約＋０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）から−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）の範囲内のエンベロープ内に位置する。つまり、エーロフォイルの鋳造において起こる変化、壁厚さ、およびタービンブレード１０の機械加工などの、多様な製造の問題を理由として、エーロフォイル形状の正確なロケーションは最大約＋／−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）で変化し得る。しかし、このようなエーロフォイルプロファイルの変化でも、本発明の範囲内にある第２段タービンブレードの所望の性能を完全に可能にするエーロフォイルが得られる。
【００２１】
[0028]また、本発明は多様なタービン用途で使用され得る。つまり、エーロフォイル１６は、多様なガスタービンエンジンでの使用のためにそのプロファイルを変倍可能とするように、設計される。エーロフォイル１６を変倍するために、Ｘの値およびＹの値に１．０より大きくてもよいかまたは小さくてもよい第１の定数が掛けられ、Ｚの値に第２の定数が掛けられる。通常、Ｘの値およびＹの値には等しい定数が掛けられるが、Ｚの値には第１の定数とは異なっていてもよい第２の定数が掛けられる。
【００２２】
[0029]エーロフォイル１６を変倍することに加えて、エーロフォイルの向きも変化し得る。より具体的には、本発明の代替的実施形態で、エーロフォイルの向きが、各エーロフォイル断面から径方向外側に延在する軸を基準として回転することができるかまたはＺの値に沿う軸を基準として回転することができる。この軸はエーロフォイル１６の積み重ね方向の軸（ｓｔａｃｋｉｎｇ  ａｘｉｓ）であってもよい。当業者であれば理解するように、エーロフォイル１６の向きを回転させることにより、ブレードに対しての空気力学的負荷を再構成することが可能となり、それによりタービンブレード１０によって発生する仕事の量を変化させることができ、さらにはブレードに対しての機械的応力を変化させることができる。
【００２３】
[0030]本発明は、従来技術の第２段タービンブレードと比較して異なる形で異なる結果を生み出すように動作するように設計されたエーロフォイル１６を有する。より具体的には、本明細書で示される本発明の改善された空気力学的プロファイルが、従来技術の構成より約４％高い独自の揚力係数を与え、ブレード出力を１１％向上させる新しい独自の空気力学的プロファイルを有する。これが、流量容量（または、隣接するブレードの間のスロート）を約４％低減することにより達成される。このようにスロート領域が低減されることによりブレード全体にわたる圧力比が向上する。出口マッハ数が０．８４から０．８８まで上がるが、タービンの新しい空気力学的プロファイルにより空気力学的損失が約０．２３％低減される。これらの改善は新しい空気力学的プロファイルの結果である。
【００２４】
[0031]本発明の代替的実施形態で、エンジンの中心線に沿って配置されるタービンホイールを有するタービンが開示される。タービンホイールが、タービンホイールに固定される複数のタービンブレード１０を有し、各タービンブレード１０が、ブレード根本１２と、ブレード根本１２から延在するプラットフォーム１４と、プラットフォームから延在するエーロフォイル１６とを有する。エーロフォイルが前縁１８および反対側の後縁２０を有する。前縁１８と後縁２０との間でエーロフォイル形状に沿って、概略凹形形状を有する圧力側表面２２および概略凸形形状を有する反対側の吸込側表面２４が延在する。エーロフォイル１６が、プラットフォーム１４の反対側に位置するシュラウド２６まで延在する。
【００２５】
[0032]第２段タービンブレードのこの実施形態では、プラットフォーム１４の中央点がエンジンの中心線（ロータ軸）から半径に沿って配置される。エーロフォイル形状を画定するために、このロケーションが０．０００である無次元のＺの値に一致する。この点から測定されるエーロフォイル１６の高さが約１４．１４７インチ（３５．９ｃｍ）である。
【００２６】
[0033]エーロフォイルが、表１−１〜表１−３７に記載されるＸ、Ｙ、およびＺのデカルト座標値に実質的に従う公称の非被覆プロファイルを有し、Ｚの値は０から１までの無次元値であり、このＺの値にインチ単位のエーロフォイルの高さを掛けることによってインチ単位のＺ距離へと変換可能である。Ｘの値およびＹの値はインチ単位の距離であり、滑らかに連なる円弧によって接続される場合、各距離Ｚでのエーロフォイルプロファイル断面を画定する。Ｚ距離でのこれらのプロファイル断面が互いに滑らかに接合され、完全なエーロフォイル形状を形成する。エーロフォイルスパンに沿うプロファイル断面の間の間隔は概して等距離である。
【００２７】
[0034]本発明の別の実施形態で、上で開示したようなタービンが提供され、ここでは、複数のタービンブレード１０がタービン内に固定され、各ブレードが、任意の表面ロケーションに対して垂直な方向において＋／−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）の範囲内のエンベロープ内に位置するエーロフォイル形状を有する。つまり、タービンブレード１０のエーロフォイルの鋳造および機械加工において起こる変化などの多様な製造の問題を理由として、エーロフォイル形状の正確なロケーションは最大約＋／−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）で変化し得る。しかし、このようなエーロフォイルプロファイルの変化でも、本発明の範囲内にある第２段タービンブレードの所望の性能の範囲に完全に入るエーロフォイルが得られる。この許容されるプロファイルのエンベロープは、最大０．０２８インチ（０．０７７１ｃｍ）の厚さの鋳造したエーロフォイルに加えられる熱バリアコーティングを考慮する場合には約＋０．０６０インチ（０．１５２ｃｍ）から−０．０３２インチ（０．０８１３ｃｍ）だけ増大する。
【００２８】
[0035]上で考察したように、タービンブレード１０は、ガスタービンエンジンのタービンセクションの第２段で使用されるが、このような機能のみに限定されない。むしろ、エーロフォイル１６を他の動作環境で利用するのを可能にするためにエーロフォイル１６は変倍可能である。つまり、Ｘの値、Ｙの値、およびＺの値は、異なるガスタービンエンジンで使用されるためであるが等しいエーロフォイル形状を有するより大きいまたはより小さいエーロフォイルを生み出すために等しい定数の関数として変倍され得る。表１−１〜表１−３７の座標の変倍バージョンは表１−１〜表１−３７のＸ、Ｙ、およびＺの座標値が、無次元のＺ座標値がインチに変換され、定数を掛けられるかまたは定数で割られることによって表される。
【００２９】
[0036]下記の表１−１〜表１−３７に与えられる座標値が本明細書で開示されるエーロフォイルのための公称のプロファイルのエンベロープを提供する。
【００３０】
【表１−１】
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【表１−２】
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【表１−３】
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【表１−４】
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【表１−５】
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【表１−６】
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【表１−７】
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【表１−８】
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【表１−９】
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【表１−１０】
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【表１−１１】
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【表１−１２】
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【表１−１３】
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【表１−１４】
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【表１−１５】
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【表１−１６】
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【表１−１７】
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【表１−１８】
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【表１−１９】
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【表１−２０】
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【表１−２１】
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【表１−２２】
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【表１−２３】
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【表１−２４】
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【表１−２５】
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【表１−２６】
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【表１−２７】
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【表１−２８】
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【表１−２９】
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【表１−３０】
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【表１−３１】
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【表１−３２】
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【表１−３３】
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【表１−３４】
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【表１−３５】
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【表１−３６】
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【表１−３７】
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【００３１】
[0037]本発明の好適な実施形態を開示してきたが、当業者であれば、いくつかの変形例が本発明の範囲にあることを認識するであろう。したがって、本発明の真の範囲および内容を決定するためには以下の特許請求の範囲を精読しなければならない。本発明の範囲から逸脱することなく本発明には多くの可能性のある実施形態が作られ得ることから、本明細書に記載されるかまたは添付図面に示されるすべての事項は例示であると解釈され、限定的な意味であると解釈されない、ことを理解されたい。
【００３２】
[0038]上記から、本発明が、明白であってその構造に固有のものである他の利点と併せて、本明細書において上に記載されるすべての成果および目的を達成するように良好に適合されるものである、ことが見てとれよう。
【００３３】
[0039]特定の特徴および部分的な組み合わせ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が有用なものであり、これらが他の特徴および部分的な組み合わせを参照することなく採用されていてもよい、ことが理解されよう。これは特許請求の範囲によって企図され、特許請求の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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