(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン冷却空気を節約して、エンジン効率を向上させる。【解決手段】ガスタービンエンジンは、互いに機能的に接合される圧縮器１８、燃焼室２０および高圧タービン２２を包含する。タービン２２は、ノズル翼形部４２の列を包含し、それにはロータブレード４４の列が追随する。翼形部４２およびブレード４４は、対応する前方および後方の内部冷却チャネルを有する。第１、第２、第３および第４のブリード回路６８，７０，７２，７４は、圧縮器１８の様々なステージに対して流れ連通して接合され、様々な圧力において加圧空気をそこから抽気し、タービンの翼形部４２およびブレード４４の前方および後方のチャネルに冷却材を供給する。【選択図】図２
2008121673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）であって：
連続的に流れ連通して配設されるファン（１４）、圧縮器（１８）、燃焼室（２０）、高圧（ＨＰ）タービン（２２）および低圧（ＬＰ）タービン（２４）を含み；
前記圧縮器（１８）は、対応するステージにおいて順番に空気（３４）を加圧する圧縮器ブレード（１〜７）の列を包含し；
前記ＨＰタービン（２２）は、前方および後方の内部冷却チャネル（５２，５４）を有する中空ノズル翼形部（４２）の列を包含し、それには、前方および後方の内部冷却チャネル（６０，６２）を有する中空ロータブレード（４４）の列が追随し；
第１、第２、第３および第４のブリード回路（６８〜７４）は、前記圧縮器（１８）の様々なステージに対して流れ連通して接合され、様々な圧力において加圧空気をそこから抽気し、前記翼形部の前方および後方の内部冷却チャネル（５２，５４）および前記ブレードの前方および後方の内部冷却チャネル（６０，６２）のそれぞれに対して第１、第２、第３および第４冷却材（３４ａ−ｄ）を供給する、
頭記ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記第２ブリード回路（７０）は、前記圧縮器（１８）に接合され、前記第２冷却材（３４ｂ）を前記第１冷却材（３４ａ）の第１圧力より低い第２圧力で前記翼形部（４２）に供給し；
前記第４回路（７４）は、前記圧縮器（１８）に接合され、前記第４冷却材（３４ｄ）を前記第３冷却材（３４ｃ）の第３圧力より低い第４圧力で前記ブレード（４４）に供給する、
請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記翼形部（４２）およびブレード（４４）は、対応する冷却孔（５６，５８，６４，６６）をそこに備えた対向する前縁および後縁を包含し、順番に燃焼ガス（３８）の圧力を降下させるべく構成され；
前記第４回路（７４）は、前記第２回路（７０）に先行するステージにおいて前記圧縮器（１８）に接合され、前記翼形部（４２）およびブレード（４４）の前記後縁孔（５８，６０）における逆流マージンを提供する、
請求項２記載のエンジン。
【請求項４】
前記第３回路（７２）は、前記第１回路（６８）に先行するステージ（５）において前記圧縮器（１８）に接合され、前記ブレード前縁孔（６４）における逆流マージンを提供する、
請求項３記載のエンジン。
【請求項５】
前記第３回路（７２）は、前記ブレード前縁孔（６４）における前記燃焼ガス（３８）の合計の相対的圧力よりも大きい前記第３冷却材（３４ｃ）の静圧を生じるように構成される、
請求項４記載のエンジン。
【請求項６】
前記圧縮器（１８）は、対応するステージにおいて順番に空気（３４）を加圧する圧縮器ブレード（１〜７）の列を包含し；
前記第１回路（６８）は、前記燃焼室（２０）をバイパスして、前記翼形部前方チャネル（５２）に到達し；
前記第２および第４の回路（７０，７４）は、前記燃焼室（２０）の外側の前記圧縮器（１８）から半径方向外側に延在して、前記翼形部（４２）およびブレード（４４）の前記後方チャネル（５４，６２）に到達し；
前記第３回路（７２）は、前記燃焼室（２０）の内側に延在して、前記ブレード前方チャネル（６０）に到達する、
請求項５記載のエンジン。
【請求項７】
前記ＬＰタービン（２４）は、前記ＨＰブレード（４４）の直後に追随する第１ステージＬＰノズル翼形部（４８）の列を包含し；
前記第４回路（７４）は、前記ＬＰ翼形部（４８）を介して半径方向内側に経路指定され、前記ブレード後方チャネル（６２）に到達する、
請求項５記載のエンジン。
【請求項８】
前記ブレード（４４）は、前方および後方のブレードリテーナ（７８，８０）によって、前記ディスク（４６）の周囲における対応するダブテールスロット（７６）の中において捕捉され；
前記第３回路（７２）は、前記前方ブレードリテーナ（７８）においてブレード（４４）の前記列に接合し；
前記第４回路（７４）は、前記後方ブレードリテーナ（８０）においてブレード（４４）の前記列に接合する、
請求項７記載のエンジン。
【請求項９】
前記ブレード（４４）は、前記燃焼室（２０）の内側に延在するドライブシャフト（３０）によって前記圧縮器ブレード（１〜７）に接合され；
前記前方ブレードリテーナ（７８）は、前記ディスク（４６）の前方表面に沿って内向きに延在して、前記ディスクの周囲の回りにおいて前記ダブテールスロット（７６）に対して流れ連通して配設される環状のマニホルド（８８）を形成し；
前記第３回路（７２）は、前記マニホルド（８８）に対して流れ連通して接合される、
請求項８記載のエンジン。
【請求項１０】
更に：
前記燃焼室（２０）およびＨＰノズルを取り囲んで、前記圧縮器（１８）から前記翼形部前方チャネル（５２）までの前記第１回路（６８）を形成する外側ケース（９２）と；
前記外側ケース（９２）を介して前記ＨＰノズルまで半径方向に延在して、前記翼形部後方チャネル（５４）に対する前記第２回路（７０）の出口端部を形成する複数のスプーリー（９４）と；
前記ダブテールスロット（７６）まで延在して、前記第３回路（７２）からの前記第３冷却材（３４ｃ）を受入れる前記ブレード前方チャネル（６０）と；
前記ブレード（４４）のシャンクを介して前記後方ブレードリテーナ（８０）まで後方に延在し、前記第４回路（７４）からの前記第４冷却材（３４ｄ）を受入れる前記ブレード後方チャネル（６２）とを含む、
請求項９記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、ガスタービンエンジンに、より詳細には、そのタービンの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気が、圧縮器内で加圧され、燃焼室内で燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生させる。エネルギーは、１本のドライブシャフトを介して圧縮器に動力を供給する各タービンステージ内の燃焼ガスから抽出され、ターボファン航空機用エンジン用途における上流ファンに動力を供給し或いは船舶及び産業（Ｍ＆Ｉ）用の用途のための外部ドライブシャフトを駆動する補足的な仕事量をも形成する。
【０００３】
基本的なコアエンジンは、典型的には、各ステージにおいて周囲の空気を加圧し、それに対応してその温度をも上昇させる圧縮器ブレードおよび対応するガイド翼形部の各列を有するマルチステージ軸流圧縮器を包含する。圧縮器の後方端部から吐出される空気は、圧縮器吐出圧力（ＣＤＰ）と一般に呼ばれる最も高い圧力とそれに対応する高い温度とを有する。
【０００４】
例示的な構成では、圧縮器は、空気圧を大気圧の何倍にも上昇させ、それに伴ってその圧縮サイクルの故に温度を何百度も上昇させる７つのステージを有していても良い。より少ないかまたはより多い個数の圧縮ステージが、ガスタービンエンジンの特殊な設計およびその意図された用途に合せて、必要に応じて使用されても良い。
【０００５】
圧縮器から吐出される大部分のＣＤＰ空気は、燃焼室内で燃料と混合され、高温の燃焼ガスを発生させる。これらの燃焼ガスは、それに続いて、幾つかのタービンステージにおける膨張サイクルを経て、そこからエネルギーを抽出し、それに対応して燃焼ガスの圧力およびその温度を低下させる。高圧タービン（ＨＰＴ）は、燃焼室の直後に追随し、コアエンジン内の圧縮器ブレードに動力を供給すべく使用される。
【０００６】
低圧タービン（ＬＰＴ）は、ＨＰＴに追随し、ターボファンエンジン用途における上流ファンに動力を供給し或いはＭ＆Ｉ用途のための外部ドライブシャフトを駆動させるべく第２シャフトを駆動する。
【０００７】
ガスタービンエンジンの全体的な効率は、各タービンステージにおける空気圧縮の効率、燃焼の効率および燃焼ガス膨張の効率に従属する。
【０００８】
各タービンコンポーネントは、動作中、高温の燃焼ガスに直接に曝されるので、長い有効寿命を保証すべくその適切な冷却を必要とする。例えば、圧縮器吐出空気の幾分かは、ＨＰＴの様々なコンポーネントを冷却するだけでなく、燃焼室それ自体のライナーを冷却するためにも、燃焼プロセスから分流される。
【０００９】
各タービンステージは、典型的には、燃焼ガスをタービンロータブレードの対応する列を介して下流に案内するノズル翼形部の列を有する上流のタービンノズルまたはステータを包含する。各ブレードは、典型的には、その中に形成される対応するダブテールスロットの中における支持ロータディスクの周囲に取付けられる。
【００１０】
各タービンブレードおよび翼形部は、典型的には、その中における対応する内部冷却チャネルを備えて、圧縮器吐出空気を動作中におけるその冷却のために受入れるようにした中空エアフォイルである。各中空ブレードおよび翼形部は、典型的には、その圧力側の側壁および吸込側の側壁を貫通してフィルム冷却およびその他の吐出孔の様々な列を包含し、消費した内部冷却空気を対応する外側フィルムの中に吐出して、各エアフォイルを更に保護する。
【００１１】
更にまた、第１ステージタービンブレードを支持するタービンロータディスクは、各ブレードがその中に取付けられるリムを備えた比較的大きなコンポーネントであり、そこから半径方向内側に延在する狭隘なウェブは、中央孔を有する幅広のハブの中において終端する。ロータディスクは、動作中、相当な遠心力負荷および加熱の両者に曝されるものであり、長寿命になるように設計されなければならない。
【００１２】
これとは対照的に、ＬＰＴは、膨張サイクルの間における燃焼ガスの温度および圧力の低下に照らして、ＨＰＴよりも少ない冷却しか必要としない。従って、その冷却の要求事項は、低下するのであり、典型的には、ステージ間のブリード空気が、その中における様々なコンポーネントを冷却するために使用され得ることになる。
【００１３】
主要なタービン流れ通路は、エンジンを通って流れる燃焼ガスを限定して、燃焼室からの温度および圧力を低下させるように設計される。各タービンコンポーネントのための様々な冷却回路は、主要な流れ通路から独立しているものであり、動作中におけるその中への高温燃焼ガスの吸い込みを防止するに足る十分な圧力で冷却空気を供給されなければならない。
【００１４】
例えば、適当な回転式シール材が、静止的なタービンノズルと回転するタービンブレードの間に提供されて、冷却回路の中への高温燃焼ガスの吸い込みまたは逆流を防止する。ノズル翼形部およびタービンブレードのエアフォイルが、典型的には、冷却空気出口孔の列を包含するので、その冷却空気は、タービンエアフォイルそれ自体の中への高温燃焼ガスの吸い込みを防止する適当な逆流マージンを提供すべく外部燃焼ガスのものより大きい十分な圧力を有していなければならない。
【００１５】
従って、ＨＰＴのコンポーネントは、典型的には、最大圧力のＣＤＰ空気を使用して冷却されるが、ＬＰＴコンポーネントは、より低い圧力であるステージ間のブリード空気を使用して冷却されても良い。
【００１６】
このようにして、タービンコンポーネントを冷却するための圧縮器空気の使用は、その使用を削減して、それに従ってエンジン効率を増大させるべく、ＨＰＴおよびＬＰＴの異なった冷却要求事項に対して適合され得ることになる。
【特許文献１】米国特許第３，０３４，２９８号
【特許文献２】米国特許第４，０８０，７８５号
【特許文献３】米国特許第４，７４１，１５３号
【特許文献４】米国特許第５，１３４，８４４号
【特許文献５】米国特許第５，１３５，３５４号
【特許文献６】米国特許第５，２３２，３３９号
【特許文献７】米国特許第５，２８８，２１０号
【特許文献８】米国特許第５，４７２，３１３号
【特許文献９】米国特許第５，５５５，７２１号
【特許文献１０】米国特許第５，９９６，３３１号
【特許文献１１】米国特許第６，０５０，０７９号
【特許文献１２】米国特許第６，１８３，１９３号
【特許文献１３】米国特許第６，３３１，０９７号
【特許文献１４】米国特許第６，４８７，８６３号
【特許文献１５】米国特許第６，９６０，０６０号
【特許文献１６】米国特許第６，９８１，８４１号
【非特許文献１】ゼネラル・エレクトリック社，『ＣＦ６−８０Ｃ２  エンジン空気流フルオーソリティーデジタルエンジン制御』，２００６年９月１日より一年以上前に米国において公に使用され販売されたエンジン，１頁
【非特許文献２】ゼネラル・エレクトリック社，『ＣＦＭ５６−５Ｃ２−ＣＤＰ  タービン冷却用空気』，２００６年９月１日より一年以上前に米国において公に使用され販売されたエンジン，２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、エンジン効率を増大させることは、現代のガスタービンエンジンにおいても継続的且つ最大の設計目標であり、従って、圧縮器から抽出される加圧空気を削減することによって更にエンジン効率を増大させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
ガスタービンエンジンは、互いに機能的に接合される圧縮器、燃焼室および高圧タービンを包含する。タービンは、ノズル翼形部の列を包含し、それにはロータブレードの列が追随する。翼形部およびブレードは、対応する前方および後方の内部冷却チャネルを有する。第１、第２、第３および第４のブリード回路は、圧縮器の様々なステージに対して流れ連通して接合され、様々な圧力において加圧空気をそこから抽気し、タービンの翼形部およびブレードの前方および後方のチャネルに冷却材を供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１において概略的に示したものは、例示的なターボファン航空機ガスタービンエンジン１０である。エンジンは、縦方向または軸方向のセンターライン軸１２の回りにおいて軸対称であり、航空機（図示せず）の翼または胴体に対して適切に取付けられ、例示的な用途では飛行中において航空機に動力を供給する。
【００２０】
当該エンジンは、連続的に流れ連通させて、ファン１４、低圧圧縮器すなわちブースター圧縮器１６、高圧（ＨＰ）圧縮器１８、環状燃焼室２０、高圧タービン（ＨＰＴ）２２、および低圧（ＬＰＴ）タービン（２４）を包含する。
【００２１】
環状ナセル２６は、ファン１４を取り囲み、ブースター圧縮器１６の回りにおいて後方に延在する環状バイパスダクト２８を形成する。第１ドライブシャフト３０は、ＨＰＴ２２をＨＰ圧縮器１８に接合し、第２ドライブシャフト３２は、ＬＰＴ２４をファン１４およびブースター圧縮器１６に接合する。２本のドライブシャフトは、上述の様々なエンジンコンポーネントの従来的な構成において、エンジン内の対応するフレームの中における軸受けの中に適切に取付けられる。
【００２２】
動作中、周囲の空気３４は、エンジンの吸気口の中に進入し、ファン１４によって部分的に与圧され、動作中における推進力スラストの大部分を提供すべくバイパスダクト２８を介して吐出される。ファンを通過する空気３４の幾分かは、ブースター圧縮器１６の中に入り、その複数の軸方向ステージにおいて更なる圧縮サイクルを経て、その複数の軸方向ステージでは、ＨＰ圧縮器１８内において補足的な圧縮もまた提供される。
【００２３】
加圧空気３４は、圧縮器から吐出されて、燃焼室２０内で燃料３６と適切に混合され、高温の燃焼ガス３８を発生させる。エネルギーは、ＨＰＴ２２内の燃焼ガス３８から抽出され、第１シャフト３０を駆動させ、ＨＰ圧縮器１８に動力を供給する。補足的なエネルギーは、ＬＰＴ２４内の燃焼ガスから抽出され、第２シャフト３２を駆動させ、ファン１４およびブースター圧縮器１６に動力を供給する。
【００２４】
上述のようなエンジンは、構成および作動に関しては従来通りであり、複数の圧縮ステージと複数のタービンステージを包含する。例えば、ブースター圧縮器１６は、４列の入口ガイド翼形部と軸方向において互い違いになる４列の圧縮器ブレードを包含する４つの軸方向ステージを有していても良い。
【００２５】
高圧圧縮器１８は、例えば、図２に詳細で示したように入口ガイド翼形部４０の対応する列と軸方向において互い違いになる７列の圧縮器ブレード１−７を有するようにして、７つの軸方向ステージを包含しても良い。
【００２６】
ＨＰＴ２２は、好ましくは、単一ステージのタービンであり、それには、例示的な５ステージのＬＰＴ２４が順番に追随する。
【００２７】
図２は、連続的に流れ連通して配設される高圧圧縮器１８、環状燃焼室２０、およびＨＰＴ２２を包含する基本的なコアエンジンをより詳細に示している。
【００２８】
図３および図４は、高圧タービンと、その翼形部およびブレードに対応する冷却回路とを更に拡大して示している。
【００２９】
図２に示したＨＰＴ２２は、外側および内側のバンドの中に適切に取付けられるステータノズル翼形部４２の列を有する第１ステージすなわちＨＰタービンのノズルを包含する。各翼形部に追随するものは、第１ステージすなわちＨＰロータディスク４６の周囲すなわちリムに対して取外し可能に取付けられるＨＰタービンブレード４４の単一の列である。ディスク４６は、第１ドライブシャフト３０に対して固定的に接合され、続いて、それもまた、高圧圧縮器１８の圧縮器ブレード１−７を支持するロータディスクに対して固定的に接合される。
【００３０】
図２および図３に示したＬＰＴ２４は、連続的に流れ連通してＨＰＴ２２に追随する。ＬＰＴは、必要に応じて、ＨＰブレード４４の列に直接に追随するステータノズル翼形部４８の列を有する第１ステージＬＰノズルを包含するようにした、数個のステージを有する。
【００３１】
ＬＰ翼形部４８は、半径方向内側バンドと外側環状バンドの間に取付けられる。そして、第１ステージＬＰロータブレード５０の列が、ステータ翼形部４８に追随し、従来的な様式において支持ロータディスクから半径方向外側に延在する。
【００３２】
ＨＰ圧縮器１８、ＨＰＴ２２およびＬＰＴ２４の構成および作動は、従来的なものであり、空気３４を与圧し、そこからエネルギーを抽出すべく後続の燃焼ガス３８を膨張させる。詳細には、空気３４の圧力および温度は、空気が圧縮器ブレード１−７の７つのステージを介して下流に流れるにつれて、軸方向において順番に上昇する。
【００３３】
圧縮器ブレード７の第７列が、この例示的な構成では圧縮器の最終ステージを形成し、最大圧力Ｐ７とそれに対応して圧縮器吐出圧力（ＣＤＰ）空気３４ａに関連付けられる高い温度Ｔ７とにおいて加圧空気を吐出する。
【００３４】
ＣＤＰ空気は、燃焼室内で燃料と混合されて、第１ステージタービンノズル翼形部４２の間における燃焼室の出口から吐出される高温の燃焼ガス３８を発生させる。これらの翼形部は、燃焼室と第１ステージタービンブレード４４の間において軸方向に配設され、エアフォイルの翼弦に沿って且つ翼形部の前縁および後縁を横断して燃焼ガスの圧力を低下させ或いは削減させるべく従来通りに構成される。
【００３５】
各々のノズル翼形部４２は、典型的な略凹状の圧力側と、上流の前縁と下流の後縁の間における翼弦内において軸方向に延在する略凸状の対向する吸込側とを有する。ノズル翼形部４２の輪郭は、燃焼ガスがタービンノズルの入口端部と出口端部の間において下流に流れるにつれて、実質的な圧力降下を発生させるように適切に選択されても良い。タービンノズルを介して流れるガスは、加速されて方向転換され、全圧における僅かな降下と静圧における大きな降下とを引き起こす。
【００３６】
それに対応して、図２に示した第１ステージタービンブレード４４は、略凹状の圧力側と、その前縁と後縁の間において軸方向に延在する略凸状の対向する吸込側とを有する。タービンブレード４４のプロフィールもまた、エアフォイルの翼弦に沿って且つその前縁および後縁を横断して燃焼ガス３８の圧力を補足的に低下させ或いは削減させるべく従来通りに選択される。仕事量すなわちエネルギーが、タービンロータブレードの間を流れるガスから抽出され、全圧と静圧の両方において大きな降下を引き起こす。
【００３７】
図３および図４は、両者ともに動作中に高温の燃焼ガス３８からの適切な冷却を必要とするＨＰの翼形部４２およびブレード４４をも包含させて、ＨＰＴ２２を更に詳細に示している。それらの翼形部およびブレードは、典型的には中空であり、以下のように修正される場合を除き、従来的な様式におけるその内部冷却を提供する。
【００３８】
より詳細には、図４および図５に示すノズル翼形部４２の各々は、ノズルの外側バンドと内側バンドの間における翼幅において半径方向に延在していて、これもまた２つのバンドの間において半径方向に延在する後方の冷却チャネル５４から無孔性のパーティションすなわち隔壁によって分離されるようにした前方の冷却チャネル５２を包含する。前方チャネル５２は、翼形部の前縁に沿って延在するフィルム冷却孔５６の列だけでなく、その前方部分に沿った翼形部の対向端部におけるフィルム冷却孔の補足的な列に対しても供給する。
【００３９】
それに対応して、各々の翼形部における後方冷却チャネル５４は、エアフォイルの圧力側を貫通して延在し、且つ薄手の後縁に密接に隣接して終端するようにした補足的な冷却孔５８の列に対して供給する。これらの数個の出口孔の列は、翼形部の圧力側および吸込側を貫通して前縁から後縁まで延在し、消費した冷却空気をそこから動作中に吐出する。
【００４０】
図４および図６に示したＨＰブレード４４の各々は、その根元とブレード前縁の直後におけるその先端との間の翼幅において半径方向に延在する前方の冷却チャネル６０を包含する。各々のブレードは、更に、薄手の後縁の直前において全幅にわたって延在する後方の冷却チャネル６２をも包含する。また、各々のブレードは、動作中におけるその効果的な内部冷却を提供すべく、前縁と後縁の間において翼弦方向に離間する補足的な冷却チャネルを必要に応じて包含しても良い。
【００４１】
ブレード前方チャネル６０は、ブレード前縁に沿って配設される１つまたはそれ以上の冷却孔６４の列に対して供給する。また、後方の冷却チャネル６２は、薄手の後縁の直上流におけるブレード圧力側において終端する冷却孔６６のもう１つの列に対して供給する。
【００４２】
各々のタービンブレード４４内に設けられた出口孔の様々な列は、消費した内部冷却空気を吐出して、ブレードの外側の圧力側および吸込側に沿って冷却空気の対応するフィルムを形成し、その熱保護を強化するが、後縁孔６６は、各々のブレードの薄手の後縁において消費した冷却空気を直接に吐出する。
【００４３】
ＨＰ翼形部４２は、それらが互いに独立していることを条件として、その中における２つの内部冷却チャネル５２，５４を形成する任意の従来的な内部構成をも有しても良い。例えば、２つのチャネル５２，５４の各々は、その中において多数の衝突孔を有して、加圧した冷却空気を翼形部の内側表面に衝突させるべく初めに案内するようにした、対応する従来的な衝突バッフルを包含しても良い。代替的な実施例では、翼形部冷却チャネル５２，５４は、必要に応じて蛇行した回路において構成されても良い。
【００４４】
ＨＰブレード４４は、任意の適当な内部冷却構成を有していても良く、図４および図６は、その軸方向入口ダブテールのベースにおいて入口を有し、前縁の直後においてエアフォイルの長さの全体に及ぶ前方衝突チャネル６０内において終端するようにした例示的な３通路式前方蛇行冷却チャネルを示している。前方チャネル６０は、エアフォイル前縁をカバーして、消費した冷却空気が典型的な様式においてこれらの孔から吐出されるときにその補足的なフィルム冷却を供給するようにした、フィルム冷却孔６４の１つまたはそれ以上の列に対して供給する。
【００４５】
また、例示的なタービンブレードは、薄手の後縁の直前におけるエアフォイルの長さの全体に及んで、消費した空気を圧力側の後方端部に沿って吐出する後縁冷却孔６６の列に対して供給するようにした、独立した後方冷却チャネル６２をも包含する。後方冷却チャネル６２は、以下で更に説明されるように、ダブテールの上におけるシャンクの後方端部において適切な入口を有する。
【００４６】
図４に示した例示的な構成では、更に、ブレード４４は、３通路式蛇行中央チャネルをも包含し、対応する入口をもダブテールのベースに備えている。
【００４７】
このようにして、加圧空気は、任意の従来的な様式においてその内部冷却を提供すべく、圧縮器から抽気されてブレード４４の幾つかの内蔵冷却回路を介して経路指定され得ることになり、消費した空気は、その後、前縁から後縁まで圧力とエアフォイルの圧力側および吸込側において見出される出口孔の様々な列を介して吐出される。
【００４８】
圧縮ステージは、エネルギーが加えられるときに空気の圧力および温度を上昇させるが、タービンステージは、燃焼ガスの圧力および温度を低下させて、そこからエネルギーを抽出する。
【００４９】
図２に示した単一ステージＨＰＴ２２の使用は、実質的な圧力降下が初めにノズル翼形部４２を横断してその後にタービンブレード４４をも横断して燃焼ガスにおいて生じることを許容するので、ＨＰＴ２２のための改良した冷却システムが、エンジンの効率を更に増大させるために使用され得ることになる。
【００５０】
より詳細に言えば、図２は、先ず初めに、圧縮器１８の様々なステージに対して流れ連通して適切に接合され、適切な様々の圧力および温度における加圧冷却空気をそこから抽出するようにした、４つの独立的且つ離散的なブリード回路６８，７０，７２，７４を示している。
【００５１】
第１ブリード回路６８は、圧縮器１８の最終ステージまたは第７のステージ７をＨＰノズル翼形部４２の列全体の前方冷却チャネル５２に接合し、それに対して最大圧力であるＣＤＰ空気を第１冷却材３４ａとして供給する。
【００５２】
第２ブリード回路７０は、圧縮器１８の中間ステージまたは最終前ステージをＨＰ翼形部４２の列全体の後方冷却チャネル５４に接合し、それに対してＣＤＰ前の空気を第２冷却材３４ｂとして供給する。
【００５３】
第３ブリード回路７２は、圧縮器１８をＨＰブレード４４の列全体における前方冷却チャネル６０に接合し、それに対して加圧ブリード空気を適切な圧力および温度の下における第３冷却材３４ｃとして供給する。
【００５４】
また、第４ブリード回路７４は、圧縮器１８のもう１つの中間ステージまたは最終前ステージとＨＰブレード４４の列全体における後方冷却チャネル６２とを接合し、それに対してＣＤＰ前の空気を第４冷却材３４ｄとして供給する。
【００５５】
以上に示したように、図４に示した単一ステージ高圧タービンの使用は、それらが動作中に順番に或いは連続的にＨＰの翼形部およびブレードの前縁および後縁を横断して下流に流れるとき、燃焼ガスの圧力における実質的な降下を許容する。ＨＰの翼形部およびブレードを内部的に効果的に冷却するためには、加圧空気は、ＨＰの翼形部およびブレードの前縁および後縁を横断して十分な逆流マージンを維持して、翼形部およびブレードにおける出口孔の様々な列の中への高温燃焼ガスの不都合な吸い込みを防止すべく、圧縮器から適当な圧力で抽出されなければならない。
【００５６】
翼形部４２およびブレード４４の各々を軸方向において前方および後方の冷却チャネルに分割することにより、燃焼ガスの外部圧力の大きな降下が、翼形部およびブレードの内部において非ＣＤＰの冷却空気を使用し、内部の冷却材の圧力を外部のガス圧力に対して選択的に適合させて、十分な逆流マージンを維持すべく、有効に使用され得ることになる。
【００５７】
例えば、第２ブリード回路７０は、圧縮器１８の適切なステージに接合されて、第１冷却材３４ａの第１圧力より低い第２圧力で第２冷却材３４ｂを翼形部４２に供給する。第１冷却材３４ａは、圧縮器から吐出される最大圧力のＣＤＰ空気であり、翼形部前方チャネル５２に対して最大圧力の冷却空気を供給し、燃焼室から直接に吐出される燃焼ガスに曝される翼形部前縁孔５６において十分な逆流マージンを提供する。
【００５８】
第２回路７０は、結果として、例えば第６ステージの圧縮器ブレード６の列に追随する圧縮器の第６ステージのような適切な中間ステージに接合されても良い。第２回路７０は、それ故、典型的には、対応する第６ステージの圧力Ｐ６および温度Ｔ６を備えてそれらのブレードに追随するガイド翼形部において、第６ステージの加圧空気を抽出すべく、任意の従来的な構成を有しても良い。第６ステージの圧力Ｐ６は、最終ステージの圧力Ｐ７よりも低く、同様にして、Ｔ６もまたＴ７より低い。
【００５９】
それに対応して、第４ブリード回路７４は、第３ステージの圧縮器ブレード３の列に追随する第３ステージのような圧縮器１８のもう１つの中間ステージに接合されて、同じＨＰブレード４４の前方冷却チャネル６０に向かって経路指定される第３冷却材３４ｃの第３圧力よりも低い対応する第４圧力における第４冷却材３４ｄをそこから取り出す。図２に示した例示的な実施例では、第４ブリード回路７４は、ここでもまた、対応する第３ステージの圧力Ｐ３および温度Ｔ３において第３圧縮器ブレード３の列の直後に追随するガイド翼形部の回りにおける与圧空気を抽出すべく、従来的な構成を有しても良い。
【００６０】
図２に示した例示的な構成では、４つのブリード回路６８，７０，７２，７４が、それに対応してその圧力を増大させて与圧空気を圧縮器から抽出すべく、順番に配置されても良い。例えば、第４回路７４は、ブレード後縁孔６６における第４冷却材３４ｄ内の逆流マージンと、翼形部後縁孔５８における第２冷却材３４ｂ内の対応する逆流マージンとを提供すべく、第２回路７０よりも早期の圧縮器のステージに対して接合されても良い。
【００６１】
第４回路７４は、結果として、第２回路７０がそこから開始される圧縮器の第６の中間ステージに先行するその第３の中間ステージにおいて圧縮器に接合しても良い。
【００６２】
同様にして、第３ブリード回路７２は、ブレード前縁孔６４における第３冷却材３４ｃ内の逆流マージンを提供すべく、第１回路６８よりも早期の圧縮器１８内のステージに接合されても良い。例えば、第３回路７２は、第１回路６８がそこから開始される圧縮器の最終ステージ７にそれに対応して先行するようにした第５ステージの圧縮器ブレード５の列に追随する第５の圧縮器ステージにおいて開始されても良い。
【００６３】
このようにして、第１回路６８は、最大圧力のＣＤＰ冷却材３４ａを受入れて、その効果的な内部冷却を提供すべく、ＨＰノズル翼形部４２の列全体における前方チャネル５２および前縁孔５６に対して供給し、消費した冷却空気は、適切な逆流マージンを備えて前縁孔を介して吐出され、空気の外側熱保護フィルムを提供する。
【００６４】
第２ブリード回路７０は、より低い圧力の第６ステージの冷却材３４ｂをそれに対応するＣＤＰ空気よりも低い圧力においてＨＰ翼形部４２の列全体における後方チャネル５４および後縁孔５８に対して供給するが、それでもなお、翼形部の後方部分を覆って流れる削減した圧力の燃焼ガスを備えて十分な逆流マージンを提供する。
【００６５】
ＨＰ翼形部４２は、結果として、２つの異なった圧力（Ｐ７，Ｐ６）の空気冷却材によって、それに対応して異なった冷却温度（Ｔ７，Ｔ６）において冷却される。
【００６６】
第３ブリード回路７２は、更に低い圧力の第５ステージの冷却材３４ｃをＨＰブレード４４の列全体における前方チャネル６０および前縁孔６４の様々な列に供給して、その冷却を強化するが、それでもなお、出口孔における適切な逆流マージンを提供する。
【００６７】
また、第４ブリード回路７４は、更になお低い圧力の第３ステージの冷却材３４ｄをＨＰブレード４４の列全体における後方チャネル６２および後縁孔６６に経路指定して、ここでもまたその冷却を強化するが、それでもなお、これらの出口孔における十分な逆流マージンを維持する。
【００６８】
ＨＰブレード４４は、結果として、２つの異なった圧力（Ｐ５，Ｐ３）の空気冷却材によって、第５ステージの気圧Ｐ５よりも小さい第３ステージの気圧Ｐ３において、且つ２つの冷却材が異なった冷却温度（Ｔ５，Ｔ３）を有するようにして冷却される。
【００６９】
ブリード空気の圧力は、圧縮器１８の最終ステージに先行する早期ステージにおいて低下するだけでなく、それに対応するブリード空気の温度もまた低下する。ＨＰブレード４４とＨＰ翼形部４２の後方冷却チャネル５４とに供給されるより低い温度の空気は、より高温のＣＤＰ空気よりも大きな冷却能力を有して、冷却効率を増大させる。
【００７０】
そして、それに対応して、３つのブリード回路７０，７２，７４におけるＣＤＰ前のブリード空気の使用は、より安価な与圧空気を使用するものであり、それに対応してＨＰＴ２２およびガスタービンエンジンそれ自体の効率を増大させる。
【００７１】
図２に示した圧縮器１８の７つのステージの各々において、空気３４の静圧は、実質的に増大する。圧縮器の適切な中間ステージを選択することにより、ブリード空気の静圧は、動作中にＨＰの翼形部４２およびブレード４４を覆って流れる燃焼ガスにおける静圧に対して適切に適合し得ることになり、ＨＰステータ翼形部４２における出口孔とＨＰブレード４４の後縁出口孔６６の全てにおける適切な逆流マージンを保証する。
【００７２】
しかし、ＨＰブレード４４は、ノズル翼形部４２が静止的であるのに、動作中、回転するので、第３回路７２は、図２に示したＨＰブレード４４の前縁孔６４における燃焼ガス３８の合計の相対的圧力（ＰＴＲ）より大きいようにした圧縮器から抽気される第３冷却材３４ｃにおける静圧を提供すべく適切に構成される。圧縮器の第５ステージは、ブレード前縁孔６４における燃焼ガスの合計の相対的圧力より大きい十分な静圧を有するものであり、それ故、ブレード前方チャネル６０の回りにおける効果的な逆流マージンを提供するために使用され得ることになる。
【００７３】
図２において概略的に示した４つのブリード回路６８−７４は、それに対応するＨＰの翼形部およびブレードの前方および後方の冷却チャネルに対して４つの異なった冷却材３４ａ−ｄを吐出すべく適切に修正されていながら、圧縮器１８の様々なステージから加圧空気を抽出するための任意の従来的な構成を有していても良い。
【００７４】
例えば、第１回路６８は、図２−４に示すように、適切に燃焼室２０をバイパスして翼形部前方チャネル５２に到達する。
【００７５】
第２および第４の回路７０，７４は、燃焼室２０外部の圧縮器１８から半径方向外側に延在しても良く、それに対応する翼形部４２およびブレード４４の後方チャネル５４，６２に到達する。
【００７６】
また、第３回路７２は、燃焼室２０内部に延在しても良く、ブレード前方チャネル６０に到達する。
【００７７】
このようにして、非ＣＤＰ空気は、エンジン効率を向上させるべく、ＨＰの翼形部およびブレードを適切に冷却するために使用され得ることになる。ＣＤＰ前の空気は、それが完全な圧縮サイクルを経験せず、それに対応して、ＣＤＰ前の空気の温度もまたＣＤＰ空気の温度より数百度も実質的に低いので、ＣＤＰ空気よりも安価である。
【００７８】
ＬＰノズル翼形部４８は、第１ステージのＨＰブレード４４に対して直接に結合するので、それらは、第４冷却材３４ｄがそれを介して経路指定され得る効率的な構造を提供する。
【００７９】
それに従って、第４回路７４は、ステータ翼形部４８それ自体の効果的な冷却をも提供しつつ、ＨＰブレード４４の後方チャネル６２に到達すべく、ＬＰノズル内における１つまたはそれ以上の翼形部４８を介して都合良く半径方向内側に経路指定されても良い。
【００８０】
図３において最も良く示されるように、ＨＰブレード４４は、任意の従来的な構成を有しても良いが、その冷却のためにＣＤＰ前の空気の２つの供給源を受入れるべく修正される。各々のブレードのエアフォイル部分は、シャンクから支持されるブレードの半径方向内側プラットフォームと軸方向入口ダブテールとによって形成される燃焼流れ通路内において半径方向に延在する。各々のブレードダブテールは、支持ロータディスク４６の周辺リムにおいて見出される対応する軸方向ダブテールスロット７６の中に適切に取付けられる。
【００８１】
ブレード４４の列全体は、対向する前方および後方の環状ブレードリテーナ７８，８０によって軸方向において捕捉される。第３回路７２は、それ故、第３冷却材３４ｃを供給すべく前方ブレードリテーナ７８においてブレード４４の列に接合しても良いが、第４回路７４は、異なった圧力および温度の下において第４冷却材３４ｄを供給すべく後方ブレードリテーナ８０においてブレード４４の列に都合良く接合しても良い。
【００８２】
図４に示した個々のブレード４４は、典型的には、鋳造によって形成されるものであり、ダブテールのベースから半径方向の外側先端までその半径方向の全スパンにわたって延在する内部冷却チャネルを包含する。前方冷却チャネル６０だけでなく中央チャネルもまた、第３回路７２から第３冷却材３４ｃを受入れるべく、ダブテールスロット７６に対して直接に流れ連通して配設されるダブテールのベースにおいて対応する入口を有する。
【００８３】
それに対応して、後方冷却チャネル６２もまた、後方ブレードリテーナ８０におけるダブテールのベースまで延在するが、その中における鋳造された入口は、それに対して適切にロウ付けされる薄手のプレートによって適切に密閉して閉鎖され、ダブテールスロットに対する流れ連通を防止する。その代わりに、入口孔８２は、第４回路７４から第４冷却材３４ｄを受入れるべくその中における後方冷却チャネル６２に対して流れ連通して、ブレードシャンクの後方表面において鋳造され或いは穿孔されても良い。
【００８４】
このようにして、ブレードの後方冷却チャネル６２は、後方ブレードリテーナ８０におけるそのシャンクを介する適切な入口を有し、当該入口は、ＬＰノズル翼形部４８およびその内側バンドを貫通して延在する第４回路７４に対して流れ連通して都合良く配設されても良い。
【００８５】
ＬＰノズルは、好ましくは、翼形部４８の下において内側バンドの内部に取付けられる図３に示したような環状後方マニホルド８４を包含し、後方の流れインデューサが、対応するシャンク入口と後方ブレードリテーナを介する対応する開口とを介してブレード後方チャネル６２に対して流れ連通するその前方端部に配設される。流れインデューサは、任意の従来的な構成を有し得るものであり、典型的には、翼形部の列を包含していて、静止的な後方マニホルド８４から回転する後方ブレードリテーナおよびディスクへと第４冷却材３４ｄを接線方向に加速させる。これは、その圧力における実質的な損失なしで与圧第４冷却材３４ｄを回転ブレードに経路指定する効率的なメカニズムを提供する。
【００８６】
図２−４は、第３回路７２が圧縮器１８とＨＰディスク４６の間において軸方向に延在する第１ドライブシャフト３０の内部に都合良く配設され得ることを示している。以上で示したように、個々のタービンブレード４４は、タービンディスク４６の周囲を横断して軸方向に延在する対応するダブテールスロット７６の中に取付けられるようにした従来的なダブテールを備えている。第３回路７２は、好ましくは、タービンディスクそれ自体の冷却を向上させるべく第３冷却材３４ｃをディスクの前方表面を覆って且つダブテールスロット７６の中に半径方向外側に経路指定するように構成される。
【００８７】
図２および図３に示した燃焼室２０は、環状の内部燃焼室ケース８６の回りにおいて従来的な様式で半径方向に支持され、当該燃焼室ケースは、燃焼室それ自体の半径方向の内側および外側のライナーを冷却するために使用される圧縮器からのＣＤＰ空気のための内側境界線をその回りにおいて周方向に提供する。第３回路７２は、結果として、好ましくは、第１ブリード回路６８を形成する際に使用され得る燃焼室の内側ケースを取り囲むＣＤＰ空気チャネルから独立している。
【００８８】
図３に示した前方ブレードリテーナ７８は、ディスク前方表面に沿って半径方向に延在する環状プレートであり、そこから軸方向前方に離間されて、ディスク周囲の回りにおけるダブテールスロット７６に対して流れ連通して配設される前方配給通路すなわちマニホルド８８を形成する。第３回路７２は、マニホルド８８の内側端部に対して流れ連通して後方に連続する。
【００８９】
このようにして、第３冷却材３４ｃは、ディスク４６がブリード空気をダブテールスロット７６の列全体に送るべく動作中に回転するとき、遠心力の下において前方マニホルド８８を介して半径方向外側に経路指定される。リテーナプレート７８は、必要に応じて空気圧を更に増大させるべくマニホルド８８内部におけるインペラ翼形部（図示せず）を包含していても良い。
【００９０】
図３に示したタービンディスク４６は、軸方向ダブテールスロット７６がその中において形成される典型的な幅広の周辺リムを有していて、薄手の環状ウェブが、そこから半径方向内側に延在し、それを貫通して中心内径部を有する幅広の中心ディスクハブにおいて終端する。第１ドライブシャフト３０は、ボルトの列によってディスクウェブに対して後方フランジにおいて固定的に接合される。
【００９１】
前方外側のシール材すなわち第２ハブ９０は、前方ブレードリテーナ７８のベース端部において一体的に接合され、同じボルトを使用してボルト締めフランジの中に固定的に取付けられる。適当な開口が、リテーナプレート７８および第２ハブ９０の接合部において設けられ、第３回路７２の前方部分とマニホルド８８の間における流れ連通を提供する。
【００９２】
第３回路７２は、ドライブシャフト３０によって外側を形成され、好ましくは、第２ハブ９０の内径部から軸方向前方に圧縮器の中間ステージに向かって上流に延在する管状バッフルによって内側を形成される。
【００９３】
例えば、図２に示したＨＰ圧縮器１８の７つのステージの各々は、圧縮器ブレード１−７の対応する列を支持する対応する圧縮器ロータディスクを包含し、従来的な構成においてディスクの周辺部における対応するダブテールおよびダブテールスロットを備えている。管状バッフルは、好ましくは、第５ステージの圧縮器ディスクのハブの中心内径部に向かって、それに対して密閉接触して前方に延在する。
【００９４】
第３回路７２は、好ましくは、複数の周方向に離間した入口管をも包含し、当該入口管は、対応する圧縮器ディスクに沿って第５ステージの圧縮器ブレード５のベースから半径方向内側に延在して、出口マニホルド８８に向かって流れるべく第３冷却材３４ｃをバッフルの回りにおいて半径方向内側且つ軸方向に経路指定する。当該入口管は、従来的な構成を有していても良く、好ましくはそれらの間におけるガイド翼形部の対応する列の区域内において、圧縮器ブレードの隣接した列の間における圧縮器ロータ内の対応する開口を介してステージ間の加圧空気を抽気する。
【００９５】
以上で示したように、第１回路６８は、燃焼室２０の内部に配設される環状の内側ケース８６によってその半径方向内側端部に沿って形成され得ることになる。また、環状の外側ケース９２は、図２において初めに示したように、燃焼室２０を取り囲み、ＨＰノズルの回りにおいて後方に連続し、第１回路６８の外側境界線を形成する。このようにして、内側および外側の燃焼室ケース８６，９２は、燃焼室２０の回りにおける対応する環状のプレナムを提供して、第１回路６８の対応する部分を提供し、ＣＤＰの第１冷却材３４ａを翼形部前方チャネル５２の中へと経路指定する。
【００９６】
図４に示すように、ＨＰノズルの外側および内側のバンドは、第１冷却材３４ａを対向端部から翼形部前方チャネル５２の中へと内向きおよび外向きの両方において半径方向に経路指定すべく、その中における対応する入口開口を有していても良い。
【００９７】
図４において最も良く示されるように、複数の管すなわちスプーリー９４は、外側バンドに対するそれらの接合部においてノズル翼形部４２の対応するものの中に向かって外側ケース９２を介して半径方向に延在し、対応する翼形部後方チャネル５４に向かう第２ブリード回路７０の出口端部を形成する。スプーリー９４は、第２回路７０を第１回路６８から切り離して、ＨＰ翼形部の前方および後方の冷却チャネル５２，５４に対して独立した流れ通路を提供する。
【００９８】
従って、ＨＰノズルの外側および内側のバンドとＨＰ翼形部の各々の前方部分は、第１回路６８から吐出されるＣＤＰの第１冷却材３４ａによって冷却され、その間に、ＨＰ翼形部の各々の後方部分は、第２回路７０によって提供されるより低い温度のステージ間の第２冷却材３４ｂによって冷却される。
【００９９】
図４は、異なったステージ、圧力および温度において圧縮器から抽気される加圧空気を使用してＨＰの翼形部４２およびブレード４４を冷却する改良した方法を概略している。ＣＤＰの第１冷却材３４ａは、圧縮器１８の最終ステージから翼形部前方チャネル５２に向かって抽気され、前縁冷却孔５６から吐出される。
【０１００】
第２冷却材３４ｂは、翼形部後方冷却チャネル５４を冷却すべく圧縮器の第６の中間ステージから抽気され、後縁冷却孔５８から吐出される。
【０１０１】
第３冷却材３４ｃは、ブレード前方冷却チャネル６０を冷却するために圧縮器の第５の中間ステージから抽気され、その中における前縁冷却孔６４から吐出される。
【０１０２】
また、第４冷却材３４ｄは、ブレード後方チャネル６２を冷却すべく圧縮器の第３の中間ステージから抽気され、その後縁冷却孔６６から吐出される。
【０１０３】
単一ステージのＨＰＴ２２は、翼形部４２およびブレード４４を順番に横断して流れる燃焼ガス３８における実質的な圧力降下を発生させるので、第２冷却材３４ｂは、最大圧力である第１冷却材３４ａより実質的に低い圧力で圧縮器から抽気されても良く、第４冷却材３４ｄは、第３冷却材３４ｃより実質的に低い圧力で圧縮器から抽気されても良い。
【０１０４】
４つの冷却材は、結果として、異なったステージにおいて同じ圧縮器１８から抽気され得ることになり、第４冷却材３４ｄは、第２冷却材３４ｂよりも早期のステージにおいて抽気され、ＨＰの翼形部４２およびブレード４４の両者の異なった後縁孔５８，６６において対応する逆流マージンを提供する。
【０１０５】
図４に示した好適な実施例では、４つの冷却材３４ａ−ｄは、４つの対応して異なった圧力および温度における独立的且つ離散的な流れ通路６８，７０，７２，７４内において同じ圧縮器１８から抽気される。７ステージのＨＰ圧縮器１８は、適切な逆流マージンを備えてＨＰの翼形部およびブレードを冷却するために必要とされるものに対してその中における利用可能な圧力を対応して適合させることを許容する。圧縮器におけるより多くのステージは、そこから異なった冷却材が獲得され得るより大きな選択を許容する。
【０１０６】
タービンおよびエンジンの効率を改善する際の基本的な目的は、さもなければ従来通りに高圧ＣＤＰ空気を使用して冷却される高圧タービンにおいて実行可能である場合に、最大圧力のＣＤＰ空気をより低い圧力のステージ間の空気に置き換えることである。ＨＰの翼形部およびブレードは、先ず初めに燃焼室２０の出口から吐出される燃焼ガス３８の敵対的な環境に曝されるものであり、翼形部およびブレードの内部冷却材は、翼形部およびブレードの外側表面の回りにおける適切な逆流マージンを達成すべく適切な圧力で供給されなければならない。
【０１０７】
それに対応して、翼形部およびブレードを冷却するために使用される任意のＣＤＰ前の空気は、ＣＤＰ空気より本質的且つ実質的に低温であり、その結果として、利用される翼形部およびブレードの冷却を向上させるべく使用され得ることになる。
【０１０８】
タービンブレード４４の前縁および後縁における逆流マージン要求事項が異なった圧力に基づいているので、ブリード空気の異なった供給源が、圧縮器の異なったステージから、それらの相違に最も良く適合させるべく選択され得ることになる。圧縮器の中間ステージの選択は、ＨＰ圧縮器１８における圧縮サイクルと、ＨＰＴ２２における対応する膨張サイクルとに従属する。
【０１０９】
ＨＰＴ２２が単一ステージのタービンであるので、燃焼ガス３８における実質的な圧力降下は、そのノズルおよびブレードを横断して発生する。ＣＤＰ空気よりも低い圧力におけるステージ間のブリード空気は、それでもなおタービンブレード４４の前縁および後縁の両者における燃焼ガスのそれより大きな圧力を備えて適切な逆流マージンを維持しつつ、圧縮器から抽出されて、ＨＰＴに向かって差圧の下で適切に推進され得る。
【０１１０】
以上で示したように、空気３４の圧力および温度は、圧縮器ブレード１−７の対応する列によって提示されるように、ＨＰ圧縮器１８の７つのステージの各々において段階的に上昇する。圧縮器内における空気の圧力の総体的または総合的な増大は、非常に大きいかもしれず、例えば、１０−３０気圧にまで達するかもしれない。それに対応して、圧縮器１８を横断する加圧空気３４の温度の上昇は、数百度であるかもしれない。
【０１１１】
以上で開示した３つの回路７０，７２，７４において非ＣＤＰ空気を利用することにより、ＣＤＰ空気の分流における大きな削減が、それに対応してエンジン効率を大きく増大させて達成され得ることになる。ＣＤＰ空気は、その高圧を達成するためにそれに関して実行される最大限の仕事量に起因してエンジンにおける最も高価な空気であるので、燃焼プロセスそれ自体からのその何らかの分流は、それに対応してエンジン効率を低下させる。そして、ＣＤＰ空気の分流を第１回路６８に対して限定することにより、エンジンの全体的な効率が増大され得ることになる。
【０１１２】
図３に示した例示的な実施例では、ＣＤＰ空気は、第１ステージのタービンブレードまたはロータディスクを冷却するためには使用されず、その結果として、従来的な流れインデューサがこの設計では排除され得ることになり、それに対応して、その複雑性を排除する。その代わりに、単純な環状のシール材フレーム９６が、内側ケース８６から半径方向内側に延在するのであり、その中央内径部において環状密閉パッドを包含して、取付けボルトの列の上における第２ハブ９０から半径方向外側に延在するラビリンスシール材の歯に対して密閉的に接合する。
【０１１３】
第１ステージタービンのディスク、ブレードおよび翼形部の後方部分を冷却するための非ＣＤＰ空気の使用は、その冷却の強化と、エンジンの構成および全体的な効率を改善する際におけるその複合的な効果とに関して重要である。高価なＣＤＰ空気がタービンロータ冷却のために使用されないので、エンジンの全体的な効率が増大する。
【０１１４】
より低温の空気が、タービンロータ、ブレードおよび翼形部を冷却するために使用されるのであり、結果として、それは、より少ない冷却空気のみを必要として、より長い部品寿命をも許容する。より低温で作動するタービンロータは、結果として、より低いその作動温度に照らして、より安価な超合金から形成され得ることになる。
【０１１５】
ＣＤＰ空気のためのインデューサシステムは、前述のように排除されるのであり、そのことは、エンジン設計を単純化して、より少ないその重量を許容する。
【０１１６】
そして、タービンロータを冷却するためのＣＤＰ空気の排除は、圧縮器１８および燃焼室２０に関連するＨＰＴそれ自体の再設計をも許容して、その総体的な効率を更に増大させる。
【０１１７】
本文では、本発明の好適且つ例示的な実施例であると思われる内容を説明してきたが、当業者にとっては、本発明のその他の修正もまた本文における教示内容から明らかになるはずであり、それ故、そのような全ての修正は、本発明の正当な精神および範囲の中に納まるものとして添付の特許請求の範囲において保証されることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
本発明は、好適且つ例示的な実施例に従って、その更なる目的および利点と共に、添付の図面に関連して考慮される後続の詳細な説明において、更に詳細に説明される。
【図１】ターボファンガスタービンエンジンを一部断面で示す軸方向の概略図である。
【図２】図１に示したコアエンジンの一部を介して拡大して示す軸方向断面図である。
【図３】図２に示した高圧タービンを拡大して示す軸方向断面図である。
【図４】図３に示した高圧タービンを更に拡大して示す軸方向断面図である。
【図５】図４に示して線５−５に沿って捕捉されたノズル翼形部のうちの１つを介する半径方向断面図である。
【図６】図４に示して線６−６に沿って捕捉されたタービンブレードのうちの１つを介する半径方向断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１〜７  圧縮器ブレード
１０  ガスタービンエンジン
１２  センターライン軸
１４  ファン
１６  ブースター圧縮器
１８  ＨＰ圧縮器
２０  燃焼室
２２  高圧タービン（ＨＰＴ）
２４  低圧タービン（ＬＰＴ）
２６  ナセル
２８  バイパスダクト
３０  第１ドライブシャフト
３２  第２ドライブシャフト
３４  空気
３６  燃料
３８  燃焼ガス
４０  ガイド翼形部
４２  ＨＰノズル翼形部
４４  ＨＰタービンブレード
４６  ロータディスク
４８  ＬＰノズル翼形部
５０  ＬＰロータブレード
５２  翼形部前方冷却チャネル
５４  翼形部後方冷却チャネル
５６  前縁冷却孔
５８  後縁冷却孔
６０  ブレード前方冷却チャネル
６２  ブレード後方冷却チャネル
６４  前縁冷却孔
６６  後縁冷却孔
６８  第１ブリード回路
７０  第２ブリード回路
７２  第３ブリード回路
７４  第４ブリード回路
７６  ダブテールスロット
７８  前方ブレードリテーナ
８０  後方ブレードリテーナ
８２  入口孔
８４  後方マニホルド
８６  内側ケース
８８  前方マニホルド
９０  第２ハブ
９２  外側ケース
９４  スプーリー
９６  シール材フレーム
【図１】
2008121673.tif 000003
【図２】
2008121673.tif 000004
【図３】
2008121673.tif 000005
【図４】
2008121673.tif 000006
【図５】
2008121673.tif 000007
【図６】
2008121673.tif 000008