(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材と金属を組み合わせた異物吸入に強い、ガスタービンエンジン動翼の提供。【解決手段】動翼１００は、ダブテール１０４と、第１の側面１１０、第２の側面１１２及び複数の貫通する開口部を含み、ダブテールに結合されたエーロフォイル（１０２と、エーロフォイルがエーロフォイル前縁部１１４からエーロフォイル後縁部１１６に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、開口部を通して織込まれた複合材料とを含む。【選択図】図２
2008032000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の動翼（１００）において、
ダブテール（１０４）と；
第１の側面（１１０）と、第２の側面（１１２）と、複数の貫通する開口部（１５０）とを具備し、前記ダブテールに結合されたエーロフォイル（１０２）と；
前記エーロフォイルがエールフォイル前縁部（１１４）からエーロフォイル後縁部（１１６）に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、前記開口部を通して織込まれた複合材料とを具備する動翼（１００）。
【請求項２】
前記エーロフォイル（１０２）は、前記第１の側面に形成された第１のポケット（１４０）を更に具備し、前記複数の開口部（１５０）は、前記第１のポケットを貫通して、前記第２のエーロフォイル側面（１１２）に至る請求項１記載の動翼（１００）。
【請求項３】
前記エーロフォイル（１０２）は、前記第２のエーロフォイル側面（１１２）に形成された第２のポケット（１４２）を更に具備し、前記複数の開口部（１５０）は、前記第１のポケット（１１０）から前記第２のポケットまで延出する請求項２記載の動翼（１００）。
【請求項４】
前記第１のポケット（１４０）及び前記第２のポケット（１４２）は、それぞれ、深さ（１４４）を有し、前記複合材料は、複数の複合層（１６０）を具備し、前記複合層の各々は、複数の繊維トウ（１６４）を具備する請求項３記載の動翼（１００）。
【請求項５】
前記エーロフォイル（１０２）が前記エーロフォイル前縁部（１１４）から前記エーロフォイル後縁部（１１６）に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、前記複数の複合層は、前記第１のポケット（１４０）及び前記第２のポケット（１４２）の深さ（１４４）とほぼ同一である幅を有する請求項４記載の動翼（１００）。
【請求項６】
前記複合層（１６０）は、第１の方向に配列された第１の複数の繊維トウ（１７０）を具備する第１の複合層（１６２）と、前記第１の複合層を通して織込まれた第２の複合層（１９２）とを少なくとも具備し、前記第２の複合層は、前記第１の複数の繊維トウとは異なる方向に配列された第２の複数の繊維トウ（１８０）を具備する請求項４記載の動翼（１００）。
【請求項７】
前記第１の複数の繊維トウ（１７０）及び前記第２の複数の繊維トウ（１８０）は、それぞれ、前記複数の開口部（１５０）を通して織込まれる請求項６記載の動翼（１００）。
【請求項８】
第３の複数の繊維トウを具備する第３の複合層（２０２）を更に具備し、前記第２の複数の繊維トウ（１８０）は、前記第１の複数の繊維トウ（１７０）に対して斜めである角度を成すように前記開口部を通して織込まれ、前記第３の複数の繊維トウは、前記第１の複数の繊維トウ（１７０）に対して斜めであり且つ前記第２の複数の繊維トウに対してほぼ垂直である角度を成すように前記開口部（１５０）を通して織り込まれる請求項６記載の動翼（１００）。
【請求項９】
ファン回転翼円板（２６）と；
前記ファン回転翼円板に結合された複数のファンブレード（２４）とを具備し、前記ファンブレードのうち少なくともいくつかは、
ダブテール（１０４）と；
第１の側面（１１０）と、第２の側面（１１２）と、複数の貫通する開口部（１５０）とを具備し、前記ダブテールに結合されたエーロフォイル（１０２）と；
前記エーロフォイルがエールフォイル前縁部（１１４）からエーロフォイル後縁部（１１６）に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、前記開口部を通して織込まれた複合材料とを具備するガスタービンエンジンアセンブリ（１０）。
【請求項１０】
前記エーロフォイル（１０２）は、エーロフォイル前縁（１１４）部分と、エーロフォイル後縁（１１６）部分と、前記前縁部分と前記後縁部分との間に結合されたコネクタ部分（１３４）とを具備し、前記複数の開口部（１５０）は前記コネクタ部分を貫通する請求項９記載のガスタービンエンジンアセンブリ（１０）。
【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、特に、ガスタービンエンジンの動翼及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、通常、高圧圧縮機及び低圧圧縮機と、燃焼器と、少なくとも１つのタービンとを含む。圧縮機は空気を圧縮し、圧縮された空気は、燃料と混合され、燃焼器へ搬送される。その後、空気と燃料の混合物は点火され、高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスはタービンへ搬送され、タービンは、圧縮機に動力を供給するためのエネルギー及び飛行中の航空機を推進するため又は発電機などの負荷に動力を供給するための有用な仕事を生成するためのエネルギーを燃焼ガスから抽出する。
【０００３】
少なくとも１つの周知のガスタービンファンアセンブリは、複数の動翼を含む。各々の動翼は、例えば、チタンなどの金属材料を利用して製造されるエーロフォイルと、エーロフォイルの表面に接合される複合材料とを有する。特に、周知のエーロフォイルは、複合材料がエーロフォイルの表面上に個別の一方向材料プライとして配置されるように製造される。しかし、相対的に小型のエーロフォイルの場合、チタンは極めて大きくなり、従って、構造上の荷重経路を占有するようになる。そのため、複合材料がチタンを支持するのではなく、チタンが複合材料を支持している。
【０００４】
更に、ガスタービンエンジンが種々の条件の中で動作する場合、エンジンの内部に異物が吸込まれることがある。特に、異物がエーロフォイルに衝突すると、複合材料はエーロフォイルの外面に接合されているだけであるので、複合材料の一部がエーロフォイルから剥離し、エンジンの流路に侵入する。その結果、異物によるガスタービンエンジンの損傷が更に増すことになる。
【特許文献１】米国特許第７，００８，６８９号公報
【特許文献２】米国特許第５，９２１，７５４号公報
【特許文献３】米国特許第５，３０８，２２８号公報
【特許文献４】米国特許第５，２７９，８９２号公報
【特許文献５】米国特許第５，２２２，２９７号公報
【特許文献６】米国特許第４，８０８，０７６号公報
【特許文献７】米国特許第４，６８５，８６４号公報
【特許文献８】米国特許第３，８８３，２６７号公報
【発明の開示】
【０００５】
１つの面においては、ガスタービンエンジンの動翼が提供される。動翼は、ダブテールと、第１の側面、第２の側面及び複数の貫通する開口部を含み、ダブテールに結合されたエーロフォイルと、エーロフォイルがエーロフォイル前縁部からエーロフォイル後縁部に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、開口部を通して織込まれた複合材料とを含む。
【０００６】
別の面においては、ガスタービンエンジンアセンブリが提供される。ガスタービンエンジンアセンブリは、ファン回転翼円板と、ファン回転翼円板に結合された複数のファンブレードとを含み、ファンブレードのうち少なくともいくつかは、ダブテールと、第１の側面、第２の側面及び複数の貫通する開口部を含み、ダブテールに結合されたエーロフォイルと、エーロフォイルがエーロフォイル前縁部からエーロフォイル後縁部に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、開口部を通して織込まれた複合材料とを含む。
【０００７】
またここでは、動翼を製造する方法が開示される。この方法は、ダブテールと、第１の側面、第２の側面及び複数の貫通する開口部を含み、ダブテールに結合されたエーロフォイルとを含む動翼を製造することと、エーロフォイルがエーロフォイル前縁部からエーロフォイル後縁部に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、開口部を通して複合材料を織込むこととを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、長手方向軸１１を有するガスタービンエンジンアセンブリ１０の一例を示した概略図である。ガスタービンエンジンアセンブリ１０は、ファンアセンブリ１２及びコアガスタービンエンジン１３を含む。コアガスタービンエンジン１３は、高圧圧縮機１４、燃焼器１６及び高圧タービン１８を含む。本実施形態においては、ガスタービンエンジンアセンブリ１０は、低圧タービン２０及び多段ブースタ圧縮機２２を更に含む。
【０００９】
ファンアセンブリ１２は、回転翼円板２６から半径方向外側へ延出するファンブレード２４のアレイを含む。エンジン１０は、吸気側２８及び排気側３０を有する。本実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、オハイオ州シンシナティのGeneral Electric Companyより入手可能なGE90ガスタービンエンジンである。ファンアセンブリ１２、ブースタ２２及び低圧タービン２０は、第１の回転子軸３１により一体に結合され、圧縮機１４及び高圧タービン１８は、第２の回転子軸３２により一体に結合される。
【００１０】
動作中、空気は、ファンアセンブリ１２を通って流れ、圧縮された空気は、ブースタ２２を介して高圧圧縮機１４に供給される。ブースタからの排出空気は、圧縮機１４へ搬送され、そこで更に圧縮された後、燃焼器１６へ搬送される。燃焼器１６からの高温の燃焼生成物（図１には図示せず）は、タービン１８及び２０を駆動するために利用され、タービン２０は、軸３１を介してファンアセンブリ１２及びブースタ２２を駆動するために利用される。エンジン１０は、設計動作条件と設計外動作条件との間の動作条件の範囲で動作可能である。
【００１１】
図２は、図１に示されるガスタービンエンジンアセンブリ１０と共に利用されてよい動翼１００の一例を示した斜視図である。動翼１００は、複合部分１０６を含む。図３は、複合部分１０６を含む動翼１００を示した平面図である。図４は、複合部分１０６を動翼１００に結合する前の動翼１００を示した斜視図である。動翼１００は、ファンアセンブリ１２、高圧圧縮機１４、高圧タービン１８、低圧タービン２０及び／又は多段ブースタ圧縮機２２の内部で利用されてもよい。本実施形態においては、動翼１００は、エーロフォイル１０２と、ガスタービンエンジン１０の内部に動翼１００を装着するために使用される一体のダブテール１０４と、エーロフォイル１０２と一体に形成された複合部分１０６とを含むファンブレードである。
【００１２】
エーロフォイル１０２は、第１の側壁１１０及び第２の側壁１１２を含む。一実施形態においては、第１の側壁１１０及び／又は第２の側壁１１２は、空気力学的性能を改善するような輪郭形状に形成されてもよい。本実施形態においては、第１の側壁１１０は凸形であり、エーロフォイル１０２の吸込み側を規定する。第２の側壁１１２は凹形であり、エーロフォイル１０２の圧力側を規定する。側壁１１０及び１１２は、エーロフォイル１０２の前縁部１１４及び前縁部から軸方向に離間して配置された後縁部１１６において接合される。特に、エーロフォイル後縁部１１６は、エーロフォイル前縁部１１４から翼弦に沿って下流側に離間して配置される。第１の側壁１１０及び第２の側壁１１２は、それぞれ、エーロフォイル先端部１１８からダブテール１０４に至るまでの翼幅において長手方向又は半径方向外側へ延出する。本実施形態においては、ファンブレード１００の少なくとも一部は、チタンなどの金属材料を利用して製造される。尚、材料はチタンに限定されない。
【００１３】
図２及び図３に示されるように、エーロフォイル１０２は、ほぼ中実の前縁部分１３０と、ほぼ中実の後縁部分１３２と、前縁部分１３０と後縁部分１３２との間に結合されたコネクタ部分１３４とを含み、各々の部分は、例えば、チタンなどの金属材料を利用して製造される。特に、エーロフォイル１０２は、前縁部１１４から少なくとも部分的に後縁部１１６に向かって外側へテーパし、更に、後縁部１１６から少なくとも部分的に前縁部１１４に向かっても外側へテーパするプロファイルを有する。その後、プロファイルは、前縁部分１３０からコネクタ部分１３４に向かって内側へテーパし、更に、後縁部分１３２からコネクタ部分に向かっても内側へテーパする。これにより、複合部分１０６をエーロフォイル１０２に結合するのを容易にするように、第１の側壁１１０に第１のポケット１４０が規定され、第２の側壁１１２には第２のポケット１４２が規定される。
【００１４】
従って、各ポケット１４０及び１４２は深さ１４４を有し、複合部分１０６がポケット１４０及び／又は１４２の中に結合されたとき、エーロフォイル１０２がエーロフォイル前縁部１１４からエーロフォイル後縁部１１６に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、複合部分１０６は、ポケットの深さ１４４とほぼ等しい厚さ１４６を有する。すなわち、複合部分１０６は、前縁部分１３０及び／又は後縁部分１３２の双方の外面とほぼ同じ高さの平面に位置する。
【００１５】
複合部分１０６をエーロフォイル１０２に結合するのを容易にするために、コネクタ部分１３４は、複数の貫通する開口部１５０を有する。本実施形態においては、以下に更に説明されるように、複合部分１０６をエーロフォイル１０２に結合するのを容易にするために、開口部１５０は、複数のほぼ平行な行及び列として配列される。
【００１６】
図５は、初期製造段階の間のエーロフォイル１０２の一部を示した側面図である。本実施形態においては、複合部分１０６は、熱硬化性樹脂により一体に接合された複数の補強繊維の層１６０を利用して製造される。例えば、図５は、エーロフォイル１０２に結合された複合材料の第１の複合層１６２を示す。各層１６０は、トウごとに約１０，０００本〜約３０，０００本の繊維を含む複数の繊維トウ（トウ群）１６４を含む。各々の繊維トウは、任意に１０，０００本未満の繊維又は３０，０００本を超える繊維を含んでもよい。繊維トウ群１６４を形成するために、ガラス繊維、黒鉛繊維、炭素繊維、セラミック繊維、芳香族ポリアミド繊維、例えば、ポリ（ｐ‐フェニレンテレフタルアミド）繊維（KEVLAR繊維）及びそれらの混合物を含む任意の適切な補強繊維を使用できる。尚、使用可能な繊維は、ここで挙げた種類に限定されない。各層１６０を形成する場合、例えば、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマルイミド樹脂及びそれらの混合物などの任意の適切な熱硬化性ポリマー樹脂を使用できる。
【００１７】
従って、エーロフォイル１０２を製造するときには、エーロフォイル１０２を貫通する複数の開口部１５０を通して、繊維トウ群１６４が織込まれる。特に、製造の初期段階の間に、第１のトウ群１６４が複数の開口部１５０を通して織込まれ、それにより、第１の複合層１６２が形成される。例えば、図５を参照すると、第１のトウ１７０は、第１のエーロフォイル側面１１０に第１のトウ１７０の一部が配置されるように、第１の開口部１７２に挿入される。その後、第１のトウ１７０は、第１のトウ１７０の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、第２の開口部１７４に挿入される。第１のトウ１７０が開口部１５０の第１の列１７６を通して織込まれるまで、この手順が繰り返される。次に、第２のトウ１８０は、第２のトウ１８０の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、第１の開口部１８２に挿入される。その後、第２のトウ１８０は、第２のトウ１８０の一部が第１のエーロフォイル側面１１０に配置されるように、第２の開口部１８４に挿入される。第２のトウ１８０が開口部１５０の第２の列１８６を通して織込まれるまで、この手順が繰り返される。残るトウ群１６４も、同様にして、その他の開口部１５０の列を通して織込まれる。図５に示されるように、各々のトウ群１６４は、エーロフォイル１０２を通してほぼ半径方向に互い違いに、すなわち、交互に開口部１５０を通るように織込まれる。
【００１８】
図６は、図５に続く第２の製造段階の間のエーロフォイル１０２を示す。第２の製造段階においては、第２のトウ群１９０が複数の開口部１５０を通して織込まれ、それにより、第２の複合層１９２が形成される。各々のトウ群１９０は、第１のトウ群１６４に対して約４５°の角度を成すように開口部１５０を通して織込まれる。特に、各トウ群１９０は、各々のトウ群１９０がそれぞれ対応するトウ群１６４に対して斜めになり、従って、半径方向成分及び軸方向成分の双方を有するように、開口部１５０を通して織込まれる。例えば、第２の複合層１９２を形成するために、第１のトウ１９４は、第１のトウ１９４の一部が第１のエーロフォイル側面１１０に配置されるように、第１の開口部１７２に挿入される。その後、第１のトウ１９４は、第１のトウ１９４の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、開口部１８４に挿入される。次に、第２のトウ１９６は、第２のトウ１９６の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、開口部１８２に挿入される。その後、第２のトウ１９６は、第２のトウ１９６の一部が第１のエーロフォイル側面１１０に配置されるように、開口部１９８に挿入される。第２のトウ群１９０がそれぞれ開口部１５０の連続する行及び列を通して織込まれるまで、この手順が繰返される。
【００１９】
図７は、図６に続く第３の製造段階の間のエーロフォイル１０２を示す。第３の製造段階においては、第３のトウ群２００が複数の開口部１５０を通して織込まれ、それにより、第３の複合層２０２が形成される。各々のトウ群２００は、第１のトウ群１６４に対して約４５°であり且つ第２のトウ群１９０に対してほぼ垂直である角度を成すように開口部１５０を通して織込まれる。特に、各トウ群２００は、各々のトウ群２００がそれぞれ対応するトウ１６０に対して斜めであり、従って、半径方向成分及び軸方向成分の双方を有するように、開口部１５０を通して織込まれる。例えば、第３の複合層２０２を形成するために、第１のトウ２０４は、第１のトウ２０４の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、開口部１８２に挿入される。その後、第１のトウ２０４は、第１のトウ２０４の一部が第１のエーロフォイル側面１１０に配置されるように、開口部１７４に挿入される。次に、第２のトウ２０６は、第２のトウ２０６の一部が第２のエーロフォイル側面１１２に配置されるように、開口部２０８に挿入される。その後、第２のトウ２０６は、第２のトウ２０６の一部が第１のエーロフォイル側面１１０に配置されるように、開口部１８４に挿入される。第３のトウ群２００がそれぞれ開口部１５０の連続する行及び列を通して織込まれるまで、この手順が繰返される。
【００２０】
図８は、図７に続く第４の製造段階の間のエーロフォイル１０２を示す。第４の製造段階においては、第４のトウ群２２０がトウ群１６４、１９０及び／又は２００を通して織込まれ、それにより、第４の複合層２２２が形成される。各トウ群２２０は、第１のトウ群１６４とほぼ平行である方向に、第２の複数のトウ１９２及び第３の複数のトウ２０２に対して約４５°の角度を成すように、第１の複合層１６２、第２の複合層１９２及び／又は第３の複合層２０２の一部を通して織込まれる。特に、図８に示されるように、第４の複合層２２２をエーロフォイル１０２に結合するのを容易にするために、それぞれのトウ群２２０は、開口部１５０には挿入されない。各々のトウ群２２０は、その下に位置する複合層を通して織込まれる。例えば、第４の複合層２２２を製造するために、第１のトウ２２４は、トウ群１９０及び２００の上に配置される。次に、第１のトウ２２４は、トウ群２２０の下に差込まれ、再び、トウ群１９０の上に重ね合わされる。その後、第１のトウ２２４に関して、列１７６全体にわたり、このパターンが繰返される。次に、列１７８に配置される第２のトウ２２６は、第２のエーロフォイル側面１１２にある残る列のそれぞれについて、トウ群１９０、２００及び２２０の下を通り且つ／又はそれらのトウの上に重なるように織込まれる。更に、トウ群２２０は、第１のエーロフォイル側面１１０にある残る列のそれぞれについて（図８には図示せず）、トウ群１９０、２００及び２２０の下を通り且つ／又はそれらのトウの上に重なるように織込まれる。このように、トウ群２２０は、エーロフォイルの両側でトウ群１９０、２００及び２２０の下を通り且つ／又はそれらのトウの上に重なるように織込まれ、従って、開口部１５０には挿入されない。
【００２１】
図９は、図８に続く第５の製造段階の間のエーロフォイル１０２を示す。第５の製造段階においては、第５のトウ群２３０がトウ群１６４、１９０、２００及び／又は２２０を通して織り込まれ、それにより、第５の複合層２３２が形成される。各トウ群２３０は、第４のトウ群２２０に対してほぼ垂直である方向に、第２の複数のトウ１９２及び第３の複数のトウ２０２に対して約４５°の角度を成すように、第１の複合層１６２、第２の複合層１９２、第３の複合層２０２及び／又は第４の複合層２２２の一部を通して織込まれる。特に、図９に示されるように、第５の複合層２３２をエーロフォイル１０２に結合するのを容易にするために、それぞれのトウ群２３０は、開口部１５０に挿入されない。各々のトウ群２３０は、その下に位置する複合層を通して織込まれる。例えば、第５の複合層２３２を形成するために、トウ群２３０は、ほぼ軸方向に、すなわち、それぞれの開口部１５０の行の間で前縁部１１４から後縁部１１６に至るまで、トウ群２３０の下方に位置するトウ群１６４、１９０、２００及び／又は２２０を通して織込まれる。その後、それぞれの開口部１５０の行の間でそれぞれのトウ群２３０について、このパターンが繰返される。更に、トウ群２３０は、第１のエーロフォイル側面１１０にあるそれぞれの開口部の行（図９には図示せず）の間でも、トウ群１６４、１９０、２００及び／又は２２０の下を通り且つ／又はそれらのトウの上に重なるように織込まれる。このように、トウ群２３０は、エーロフォイルの両側でトウ群１６４、１９０、２００及び／又は２２０の下を通り且つ／又はそれらのトウの上に重なるように織込まれ、従って、開口部１５０には挿入されない。
【００２２】
ブレード１００を完成するために、複合層は、熱硬化性材料を利用して、エーロフォイル１０２に接合されると共に、互いに接合される。複合部分１０６がポケット１４０及び／又は１４２の中に結合されたとき、エーロフォイル１０２がエーロフォイル前縁部１１４からエーロフォイル後縁部１１６に至るまでほぼ滑らかである空気力学的プロファイルを有するように、複合部分１０６がポケットの深さ１４４とほぼ等しい厚さ１４６になるまで、図５〜図９に示される方法が繰返されてもよい。すなわち、複合部分１０６は、前縁部分１３０及び／又は後縁部分１３２の双方の外面とほぼ同一の高さの平面に位置することになる。
【００２３】
更に、図５〜図９は、複合材料を含むように動翼１００を製造する方法の一例を示すが、本明細書中に説明される本発明の範囲に影響を及ぼすことなく、多様な異なる方法で複合層がエーロフォイル１０２に結合されてもよい。例えば、図５〜図９は、エーロフォイル１０２を通して且つ／又はエーロフォイル１０２の上に重ね合わせて複合層を織込む方法の一例を示すが、エーロフォイル１０２上に複合層を形成するために、多様な織込み技術が利用されてもよい。
【００２４】
本明細書においては、ダブテールと、ダブテールに結合されたエーロフォイルとを含むガスタービンエンジンの動翼の例を説明した。エーロフォイルは、第１の側面、第２の側面及び複数の貫通する開口部を含む。特に、エーロフォイルは、前縁部分と、後縁部分と、前縁部分と後縁部分との間に延出するコネクタ部分とを含む。本実施形態においては、前縁部分、後縁部分及びコネクタ部分は、チタン材料を利用して製造される。エーロフォイルは、コネクタ部分を貫通する複数の開口部を通して織込まれ、その後、接着剤又は他の適切な接合剤を使用してエーロフォイルに永久的に接合された複合材料を更に含む。
【００２５】
特に、製造中、エーロフォイルは、エーロフォイルの第１の側面に規定された第１のポケット及びエーロフォイルの第２の側面に規定された第２のポケットを含むように機械加工され且つ／又は鋳造される。従って、各々のポケットの底部は、前縁部分と後縁部分との間の結合部分を形成する。コネクタ部分は、エーロフォイルに複合材料を織込むことを可能にするためにコネクタ部分を貫通する複数の開口部を含むように機械加工又は鋳造される。本実施形態においては、複合材料は、複数の開口部を使用して、エーロフォイルに織込まれる。特に、複合材料は、複数の複合層を含み、各複合層は、複数の複合繊維トウを含む。
【００２６】
例えば、第１の複合層を形成するために、第１の複数の繊維トウ（第１の繊維トウ群）がエーロフォイルに織込まれ、第２の複合層を形成するために、第２の複数の繊維トウ（第２の繊維トウ群）がエーロフォイルに織込まれる。その後の手順も同様である。複合材料が各々の側壁ポケットの深さにほぼ等しい厚さを有するようになるまで、この工程が繰返される。その後、複合層をエーロフォイルにほぼ永久的に接合するために、樹脂又はエポキシが複数の複合層に塗布される。更に、個々の複合層のうち少なくともいくつかの複合層に含まれる繊維トウ群は、半径方向又は軸方向、あるいは半径方向成分及び軸方向成分の双方を有する方向に向きを規定される。このように繊維トウの向きを規定することにより、複合材料を金属面に接合する際の全体的な強度及び耐久性が向上する。
【００２７】
動作中、本明細書中で説明された織込み工程を利用して製造された動翼は、損傷に耐える相対的に軽量で、強度に優れた動翼を形成する。特に、織込み工程により、複合材料をＴｉ外皮の表面又はその内部に装着できる。極端な条件の下では、この構造が局所的に剥離することもありうるので、複合材料の織込みは、冗長荷重経路を形成し、相対的に大きな複合材料片の完全な剥離又は喪失を少なくする。更に、本明細書中で説明された方法は、エーロフォイルに中実の薄い前縁部を組み込むことを可能にするので、軽量の構成を利用し、性能が向上する一方で、中実ブレードと同じ高い効率を維持することができる。
【００２８】
種々の特定の実施形態に関して本発明を説明したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内で変形を伴って本発明を実施できることは、当業者には認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ガスタービンエンジンの一例を示した概略図である。
【図２】図１に示されるガスタービンエンジンと共に利用されてよい複合部分を含む動翼を示した斜視図である。
【図３】図２に示される動翼を示した平面図である。
【図４】複合部分を除いた図２に示される動翼を示した斜視図である。
【図５】初期製造段階の間の図２に示される動翼の一部を示した側面図である。
【図６】続く第２の製造段階の間の図５に示される動翼の一部を示した側面図である。
【図７】続く第３の製造段階の間の図６に示される動翼の一部を示した側面図である。
【図８】続く第４の製造段階の間の図７に示される動翼の一部を示した側面図である。
【図９】続く第５の製造段階の間の図８に示される動翼の一部を示した側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ガスタービンエンジン、２４…ファンブレード、２６…回転翼円板、１００…動翼、１０２…エーロフォイル、１０４…ダブテール、１０６…複合部分、１１０…第１のエーロフォイル側面、１１２…第２のエーロフォイル側面、１１４…エーロフォイル前縁部、１１６…エーロフォイル後縁部、１３０…前縁部分、１３２…後縁部分、１３４…コネクタ部分、１４０…第１のポケット、１４２…第２のポケット、１５０…開口部、１６０…補強繊維の層、１６２…第１の複合層、１６４…第１のトウ群（第１の複数のトウ）、１７０…第１のトウ、１８０…第２のトウ、１９０…第２のトウ群（第２の複数のトウ）、１９２…第２の複合層、１９４…第１のトウ、１９６…第２のトウ、２００…第３のトウ群（第３の複数のトウ）、２０２…第３の複合層、２０４…第１のトウ、２０６…第２のトウ、２２０…第４のトウ群（第４の複数のトウ）、２２２…第４の複合層、２２４…第１のトウ、２２６…第２のトウ、２３０…第５のトウ群（第５の複数のトウ）、２３２…第５の複合層
【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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【図９】
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