(57)【要約】【課題】本発明は、異なる材料から製造された幾つかの部品から成るタービンブレードに関する。【解決手段】多部品のハイブリッド・タービンブレードが、シャンク部と翼形部とを備える。翼形部は、第１の密度を有する複合材部分を備える。複合材部分は、凹部と挿入体部分とを備える。挿入体部分は、第１の密度より低い第２の密度を有する。挿入体部分は凹部内に配置され、複合材部分に接合される。複合材部分及び挿入体部分は、協働して翼形部の形状を定める。製造方法には、複合材料層を積層して、複合材部分の一部を形成することが含まれる。複合材部分の一部は凹部を備える。凹部内に挿入体部分を配置する。挿入体部分を覆いながら付加的な複合材料層を積層して、該複合材部分の最終的な所望の厚さを達成する。【選択図】      図１
2004285864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多部品のハイブリッド・タービンブレード（１０）であって、
シャンク部（１２）と、
第１の密度と凹部（４０）とを有する複合材部分（２８）を備え、前記第１の密度より低い第２の密度を有する挿入体部分（３８）を更に備えた翼形部（１４）と、
を含み、
前記挿入体部分（３８）が、前記凹部（４０）内に配置され、前記複合材部分（２８）に接合されており、
前記複合材部分（２８）及び前記挿入体部分（３８）が協働して翼形部の形状を定める、
ことを特徴とするハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２】
前記挿入体部分（３８）が、前記翼形部の形状を保持するのに十分な剛性及び寸法安定性を有し、前記凹部（４０）に合致するのに十分なコンプライアンス及び可撓性を有することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項３】
前記複合材部分（２８）が、マトリクス結合剤に埋め込まれた繊維フィラメントを含む複数の複合材料層（２００）から成ることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項４】
前記マトリクス結合材が、強化材料を含むこと特徴とする、請求項３に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項５】
前記強化材料が、複数のゴム粒子を含むことを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項６】
前記翼形部（１４）が、設計作動温度を有し、前記シャンク部（１２）に取り付けられたブレード根元（１６）と、ブレード先端（１８）と、該ブレード先端（１８）に向けて外向きにかつ前記ブレード根元（１６）に向けて内向きに延びる半径方向軸線（２０）とを更に備え、前記複合材部分（２８）が、前記ブレード根元（１６）から前記ブレード先端（１８）まで延びることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項７】
前記挿入体部分（３８）が、前記設計作動温度において寸法安定性を保持することを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項８】
前記複合材部分（２８）の正圧側（３４）の少なくとも一部及び負圧側（３６）の少なくとも一部に配置され、これらに接合された侵食用皮膜（５２）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項９】
前記翼形部（１４）の前縁（３０）に沿って、前記複合材部分（２８）の正圧側（３４）の一部及び負圧側（３６）の一部に配置された前縁保護皮膜（７０）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１０】
前記前縁保護皮膜（７０）によって覆われていない前記正圧側（３４）の一部、及び該前縁保護皮膜（７０）によって覆われていない前記負圧側（３６）の一部に配置され、これらに接合された侵食用皮膜（５２）を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１１】
前記翼形部（１４）の後縁（３２）に沿って、前記複合材部分（２８）の正圧側（３４）の一部及び負圧側（３６）の一部に配置された後縁保護皮膜（７２）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１２】
侵食用皮膜（５２）が、前記後縁保護皮膜（７２）によって覆われていない前記正圧側（３４）の一部、及び該後縁保護皮膜（７２）によって覆われていない前記負圧側（３６）の一部に配置され、これらに接合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１３】
前記翼形部（１４）のブレード先端縁部（１８）に沿って、前記複合材部分（２８）の正圧側（３４）の一部及び負圧側（３６）の一部に配置されたブレード先端縁部保護皮膜（５３）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１４】
前記ブレード先端縁部保護皮膜（５３）によって覆われていない前記正圧側（３４）の一部、及び該ブレード先端縁部保護皮膜（５３）によって覆われていない前記負圧側（３６）の一部に配置され、これらに接合された侵食用皮膜（５２）を更に備えることを特徴とする、請求項１３に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１５】
前記挿入体部分（３８）が、第１の挿入体部分（１３８）と、リブ（４６）によって分離された第２の挿入体部分（２３８）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１６】
前記翼形部（１４）が正圧側（３４）と負圧側（３６）とを有し、前記凹部（４０）が第１の凹部（１４０）と第２の凹部（２４０）とを有し、前記第１の挿入体部分（１３８）が前記第１の凹部（１４０）に配置され、前記第２の挿入体部分（２３８）が前記第２の凹部（２４０）に配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１７】
前記リブ（４６）が、前記第１の挿入体部分（１３８）と前記第２の挿入体部分（２３８）との間に配置されかつこれらに接合され、該リブ（４６）が、前記第１の凹部（１４０）の第１の内部後縁（１４４）と前記第２の凹部（２４０）の第２の内部前縁（２４２）との間に延びることを特徴とする、請求項１６に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１８】
前記第１の挿入体部分（１３８）が第１の中空部分（１９５）を備え、前記第２の挿入体部分（２３８）が第２の中空部分（２９５）を備えることを特徴とする、請求項１５に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項１９】
前記挿入体部分（３８）が、
該挿入体部分（３８）の正圧側先細前縁部（８１）と正圧側（３４）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第１の正圧側内角（１００）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記正圧側（３４）と挿入体前縁（４３）との間に配置された正圧側先細前縁部（８１）と、
該挿入体部分（３８）の負圧側先細前縁部（９１）と負圧側（３６）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第１の負圧側内角（１０２）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記負圧側（３６）と前記挿入体前縁（４３）との間に配置された負圧側先細前縁部（９１）と、
該挿入体部分（３８）の正圧側先細後縁部（８２）と正圧側（３４）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第２の正圧側内角（１０４）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記正圧側（３４）と挿入体後縁（４５）との間に配置された正圧側先細後縁部（８２）と、
該挿入体部分（３８）の負圧側先細後縁部（９２）と負圧側（３６）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第２の負圧側内角（１０６）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記負圧側（３６）と前記挿入体後縁（４５）との間に配置された負圧側先細後縁部（９２）と、
該挿入体部分（３８）の正圧側先細ブレード先端縁部（８３）と正圧側（３４）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第３の正圧側内角（１０８）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記正圧側（３４）と挿入体ブレード先端縁（６１）との間に配置された正圧側先細ブレード先端縁部（８３）と、
該挿入体部分（３８）の負圧側先細ブレード先端縁部（９３）と負圧側（３６）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第３の負圧側内角（１１０）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記負圧側（３６）と前記挿入体ブレード先端縁（６１）との間に配置された負圧側先細ブレード先端縁部（９３）と、
該挿入体部分（３８）の正圧側先細ブレード根元端縁部（８４）と正圧側（３４）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第４の正圧側内角（１１２）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記正圧側（３４）と挿入体ブレード根元端縁（６３）との間に配置された正圧側先細ブレード根元端縁部（８４）と、
該挿入体部分（３８）の負圧側先細ブレード根元端縁部（９４）と負圧側（３６）との間で測定され、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第４の負圧側内角（１１４）を形成するように、該挿入体部分（３８）の前記負圧側（３６）と前記挿入体ブレード根元端縁（６３）との間に配置された負圧側先細ブレード根元端縁部（９４）と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２０】
前記第１の密度の範囲が、１立方センチメートル当たり約１．４グラムから１立方センチメートル当たり約２．０グラムまでであることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２１】
前記第２の密度の範囲が、１立方センチメートル当たり約０．０１グラムから１立方センチメートル当たり約０．９グラムまでであることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２２】
前記複合材部分（２８）が第１の体積を有し、前記挿入体部分（３８）が第２の体積を有し、該第２の体積が前記第１の体積の少なくとも約１０パーセントに対応する値を有することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２３】
前記挿入体部分（３８）が、充填材粒子を更に含むエラストマー材料から成ることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２４】
前記充填材粒子の各々が、複数の空気含有キャビティを含むことを特徴とする、請求項２３に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２５】
前記空気含有キャビティの各々が、約１０−１６立方ミリメートルの体積を有することを特徴とする、請求項２４に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２６】
前記エラストマー材料が、約３５００ｋＰａから約３５００００ｋＰａまでの範囲の弾性係数を有することを特徴とする、請求項２３に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２７】
前記挿入体部分（３８）が中空部分（９５）を備え、該挿入体部分の材料が、熱可塑性材料、熱硬化性材料、金属、ハニカム状セラミック、シリコン、及びこれらの組合せから成るグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２８】
前記挿入体部分（３８）が、内部リブを備えることを特徴とする、請求項２７に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【請求項２９】
前記中空部分（９５）を備える前記挿入体部分（３８）が、流体で満たされ、該流体によって加圧されるようになっていることを特徴とする、請求項２７に記載のハイブリッド・タービンブレード（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にガスタービン及び蒸気タービンの双方に関し、より具体的には、異なる材料から製造された幾つかの部品から成るタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンは、これらに限定されないが、蒸気タービン発電装置と、船舶搭載用蒸気タービン推進装置とを含む。ガスタービンは、これらに限定されないが、ガスタービン発電装置と、ガスタービン航空機用エンジンとを含む。例示的な蒸気タービンは、一般的に、高圧タービン部、低圧タービン部、又は両方の組合せを含み、蒸気流によって回転させられる。例示的なガスタービンは、一般的に、コアエンジンに流入する空気流を加圧する高圧圧縮機と、その中で燃料と加圧空気との混合気が燃焼されて推進ガス流を生成する燃焼室と、該推進ガス流によって回転させられ、より大きな直径のシャフトにより連結されて高圧圧縮機を駆動する高圧タービンとを有するコアエンジンを含む。一般的な前部ファン式ガスタービン航空機用エンジンには、より小さな直径の同軸シャフトにより連結されて、前部ファン（高圧圧縮機の前方に位置する）を駆動し、また任意に低圧圧縮機（前部ファンと高圧圧縮機の間に位置する）を駆動する低圧タービン（高圧タービンの後方に位置する）が付加される。低圧圧縮機は、ブースタ圧縮機或いは単にブースタと呼ばれることもある。
【０００３】
例示的なガスタービンにおいて、一般的に、ファン、高圧及び低圧圧縮機、並びに高圧及び低圧タービンは、各々がシャンク部に取り付けられた翼形部を含むガスタービンブレードを有する。例示的な蒸気タービンにおいては、一般的に、高圧及び低圧タービン部は、各々がシャンク部に取り付けられた翼形部を含む蒸気タービンブレードを有する。ロータブレードは、回転するガスタービンロータディスクに取り付けられたガスタービンブレード、又は回転する蒸気タービンロータディスクに取り付けられた蒸気タービンブレードである。ステータ羽根は、非回転のガスタービンステータケーシングに取り付けられたガスタービンブレード、又は非回転の蒸気タービンステータケーシングに取り付けられた蒸気タービンブレードである。一般的に、半径方向外向きに延びるロータブレードの周方向列と半径方向内向きに延びるステータ羽根の周方向列とが、交互配置される。ガスタービン構成にあっては、第１の列及び／又は最後の列のステータ羽根（入口案内羽根及び出口案内羽根とも呼ばれる）は、その半径方向内側端部が非回転のガスタービンステータケーシングにも取り付けられることができる。逆回転する「ステータ」羽根もまた、ガスタービンの設計においてよく知られている。従来のガスタービンブレード及び蒸気タービンブレードの設計は、一般的に、全てチタンのような金属で製造されるか又は全て複合材料で製造される翼形部を有する。高価で幅広の翼弦を持つ中空ブレードを含む金属だけから成るブレードは、重量が重く、その結果として燃料性能が低くなり、また頑丈にブレードを取り付けることが必要とされる。
【０００４】
ガスタービンの航空機用の用途において、金属製の前縁を持たず、より軽量な複合材だけから成るブレードは、鳥の吸込み事故による損傷を受けやすい。公知のハイブリッド・ブレードは、侵食及び鳥の衝撃のために、前縁が金属により保護された（ブレードの残りの部分は非金属の皮膜により覆われている）複合材ブレードを含む。ガスタービンのファンブレードは、一般的に、航空機用ガスタービンエンジンの中で最も大きい（よって最も重い）ブレードであり、前部ファンブレードが、鳥と衝突することによる衝撃を最初に受けることになる。複合材ブレードは、一般的に重量が主要な問題となる用途において用いられてきた。しかしながら、より高い運行速度への要望に加えて、ブレードの損失事故の際の付帯的な損傷を減少させることに対する要望が、これらのブレードの重量を一層減少させることに対する要望を生み出した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、改善されたタービンブレードに対する必要性があり、具体的には、従来の複合材ブレード又はハイブリッド・ブレードのいずれかより軽量のガスタービンブレード、特にガスタービン・ファンブレードが必要とされる。従来の複合材ブレード又はハイブリッド・ブレードのいずれかよりも軽量な蒸気タービンブレードもまた必要とされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１つの実施形態において、本発明は、シャンク部と翼形部とを備える多部品のハイブリッド・タービンブレードを提供する。翼形部は、第１の密度を有する複合材部分を備える。複合材部分は、凹部と挿入体部分とを備える。挿入体部分は、第１の密度より低い第２の密度を有する。挿入体部分は凹部内に配置され、複合材部分に接合される。複合材部分及び挿入体部分は、協働して翼形部の形状を定める。
【０００７】
別の実施形態において、挿入体部分を予め製造し、複合材料層を積層して凹部を備える複合材部分の一部を形成する段階を含み、引き続き該凹部内に挿入体部分を配置し、該挿入体部分を覆いながら付加的な複合材料層を堆積させて、該複合材部分の最終的な所望の厚さを達成する製造方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、同じ符号が図の全体にわたって同じ部分を表している添付図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより、一層よく理解されるであろう。
【０００９】
本発明の１つの実施形態による、多部品のハイブリッド・タービンブレード１０は、図１から図６までに示されるようなシャンク部１２と翼形部１４を含む。翼形部１４は、設計作動温度と、シャンク部１２に取り付けられたブレード根元１６と、ブレード先端１８と、該ブレード先端１８に向けて外向きにかつ該ブレード根元１６に向けて内向きに延びる半径方向軸線２０とを有する。ここで用いられる「半径方向軸線」２０は基準軸線を指し、ハイブリッド・タービンブレード１０の物理的部分を指すのではない。ガスタービン用途において、設計作動温度は、ガスタービン（図示せず）の正常作動中に翼形部１４が遭遇すると予想される最大温度である。典型的なガスタービン及び典型的な蒸気タービンの設計作動温度の例は、これに限定されないが、ほぼ摂氏１８度からほぼ摂氏数百度までである。図１の媒体の方向の矢印２６は、ほぼ媒体の方向を示す。ガスタービン用途においては、媒体には、一般的に空気が含まれ、蒸気タービン用途においては、一般的に飽和蒸気又は過熱蒸気が含まれる。
【００１０】
ハイブリッド・タービンブレード１０のガスタービン用途において、シャンク部１２は、一般的に、該ハイブリッド・タービンブレード１０をロータディスク（図示せず）に取り付けるためのダブテール部２２と、空気流を半径方向に拘束するのを助けるブレードプラットフォーム２４とを含む。翼形部１４は、前縁３０及び後縁３２を有し、媒体の方向２６は、一般的に前縁３０から後縁３２に向かってである。翼形部１４はまた、図２に示すように正圧側３４及び負圧側３６を有し、一般的に、負圧側３６にわたる前縁３０から後縁３２までの距離が、正圧側３４にわたる前縁３０から後縁３２までの距離より長い。ガスタービン圧縮機の用途においては、ハイブリッド・タービンブレード１０は、一般的に、負圧側３６が基準点を通過する前に正圧側３４が同じ基準点を通過するような方向に回転する。蒸気タービンの用途においては、ハイブリッド・タービンブレード１０は、一般的に、正圧側３４が基準点を通過する前に負圧側３６が同じ基準点を通過するような方向に回転する。
【００１１】
翼形部１４はまた、図２及び図３に示されるように複合材部分２８を含む。ここで用いられる「複合材部分」は、複合材料を備える部分と定義される。「複合材料」という用語は、何らかの（金属又は非金属）マトリクス結合剤に埋め込まれた何らかの（金属又は非金属）繊維フィラメントを有する材料と定義される。本発明の１つの実施形態において、複合材部分２８は、別個の複合材薄板の積層である。複合材料は、マトリクス結合剤に埋め込まれた繊維フィラメントから成る。例示的な実施形態において、複合材料は、エポキシ（即ちエポキシ樹脂）のマトリクス結合剤に埋め込まれた黒鉛繊維フィラメントから成る。複合材料の繊維フィラメントについての他の選択肢には、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ボロン繊維、及びそれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。マトリクス樹脂についての他の選択肢には、ビスマレイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ（アリールスルホン）、ポリエーテルスルホン、シアン酸エステル、及びそれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。１つの実施形態において、マトリクス結合剤は、ゴム粒子のような強化材料を含む。複合材部分２８は、第１の密度を有し、ほぼブレード根元１６からほぼブレード先端１８まで半径方向に延びる。複合材部分２８の第１の密度は、典型的には、１立方センチメートル当たり約１．４グラムから１立方センチメートル当たり約２．０グラムまでの範囲にある。複合材部分２８は、ブレードプラットフォーム２４とブレード先端１８との間を前縁３０全体及び後縁３２全体に沿ってスパン方向に延びる。複合材部分２８は、前縁３０と後縁３２との間を翼弦方向に延びる。例示的な構成において、複合材部分２８は、表面貫通孔も、１つの（少なくとも１つを意味する）挿入体部分３８を含む凹部以外の凹部も、内部空隙も有さない。複合材部分２８は、１つの（少なくとも１つを意味する）凹部４０を有し、この凹部４０は、内部前縁４２と内部後縁４４と内部ブレード先端縁６０と内部ブレード根元端縁６２とを有する。
【００１２】
翼形部１４は、更に、１つの（少なくとも１つを意味する）挿入体部分３８（図１から図６までを参照）を含む。ガスタービン用途において、挿入体部分３８は、鳥の衝突に対する耐性もハイブリッド・タービンブレード１０の周波数応答も犠牲にしないように該ハイブリッド・タービンブレード１０内に配置される。挿入体部分３８は、ハイブリッド・タービンブレード１０の標準的な積層及び硬化工程に組み入れられ、該挿入体部分３８自体を製造するのに必要とされるもの以外に特別な工具を必要としない。本発明の１つの実施形態において、挿入体部分３８は、互いに物理的には接触していない第１の挿入体部分１３８及び第２の挿入体部分２３８を備える。本発明の１つの実施形態において、「挿入体部分」３８は、複合材部分２８の第１の密度より低い第２の密度を有する。本発明の１つの実施形態において、挿入体部分３８は、エラストマー材料から成る。１つの代替的な実施形態において、挿入体部分３８は、ベース熱可塑性エラストマーと軽量充填材粒子とから成る。軽量充填材粒子は、全体的に同じ寸法にされており、複数の空気含有キャビティを備える。各軽量充填材粒子の各キャビティの体積は、典型的には、約１０−１６立方ミリメートルである。ここで用いられる「軽量」という用語は、約０．００１グラム／ｃｍ３から約１．２グラム／ｃｍ３までの一般的範囲の密度を有する材料と定義される。本発明の１つの実施形態において、軽量充填材粒子はポリマー粒子からなり、各々のポリマー粒子は、一般的に空気含有キャビティを備え、気泡構造を有する（寸法、形状、均一性、又は含量に関わりなく）。これらの軽量充填材粒子は、挿入体部分３８のベース・エラストマー全体にわたって全体的に均一に分散される。１つの実施形態において、挿入体部分３８の軽量のエラストマー材料は、硬化前に軽量充填材粒子をベース・エラストマー内に導入することで製造される。結果として生じる挿入体部分３８のエラストマー材料の密度は、繊維強化された複合材部分２８の密度よりも低い。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、図６に示すように、挿入体部分３８は中空部分９５を備える。挿入体部分３８は、一般的には、熱可塑性材料又は代わりに熱硬化性材料で作られる。中空部分９５を備える挿入体部分３８を構成する他の材料の選択肢には、熱可塑性材料及び熱硬化性材料、金属、ハニカム状セラミック、又はシリコン、及びそれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。本発明の幾つかの実施形態において、中空部分９５を備える挿入体部分３８は、該挿入体部分３８の射出成形版を生成する射出成形工程により製造される。本発明の幾つかの実施形態において、中空部分９５を備える挿入体部分３８は、該挿入体部分３８の全体的なつぶれに対する剛性及び強度を強化する内部リブを更に備える。技術者が、挿入体部分３８の内部リブの数及び配向を選択する。
【００１４】
本発明の別の実施形態において、挿入体部分３８は、中空部分９５を備えて製造され、該挿入体部分３８は、ポート（図示せず）と内部チューブ（図示せず）とを更に備える。内部チューブは、ポートから中空部分９５まで接続され、流体を付加するか、加圧するか、或いは挿入体部分３８の該中空部分９５から除去するかのいずれかを可能にする。挿入体部分３８が中空部分９５を備え、該挿入体部分３８の該中空部分９５を充満し加圧することができるようになった実施形態において、一般的に使用される挿入体部分の材料は、可撓性の膜材料である。一つの代替的な実施形態において、可撓性の膜材料は内部強化材を有し、一方、本発明の別の実施形態においては、可撓性の膜材料は外部強化材を有する。挿入体部分３８の内部リブ又は外部リブの数及び配向は、技術者に任される。中空部分９５、ポート及び内部チューブを備える挿入体部分３８を使用する多部品ハイブリッド・タービンブレード１０の１つの製造についての実施形態においては、複合材部分２８は、一端が挿入体部分３８のポートに接続され、他端が該複合材部分２８の外面に接続された流路を更に備える。この実施形態において、複合材層の一部が積層された後、挿入体部分３８が凹部４０に配置される。挿入体部分３８の中空部分９５は、該挿入体部分３８が所望の形状を達成するように、流体で満たされ加圧される。流体の排出路を保持しながら、挿入体部分３８を覆う付加的な複合材層が配置され、完全版の複合材部分２８が形成される。別の実施形態において、挿入体部分３８を覆うように付加的な複合材層が配置され、完成版の複合材部分２８が形成された後、該挿入体部分３８の中空部分９５は、該挿入体部分３８が所望の形状を達成するように流体で満たされ加圧される。一般的には、流体は、完成版の複合材部分２８が接合され固まった後、排出路を通して挿入体部分３８の中空部分９５から排出される。
【００１５】
本発明の１つの実施形態において、本発明によりもたらされた、結果として生じた挿入体部分３８の第２の密度は、通常、１立方センチメートル当たり約０．０１グラムから１立方センチメートル当たり約０．９グラムまでの典型的な範囲にある。本発明の別の実施形態においては、ハイブリッド・タービンブレード１０の製造が完了した後に流体が排出された中空部分９５を備える挿入体部分３８の密度は、通常は、１立方センチメートル当たり約０．０１グラムから１立方センチメートル当たり約０．９グラムまでの典型的な範囲にある。挿入体部分３８の第２の密度は、複合材部分２８の第１の密度より低い。挿入体部分３８は、挿入体前縁４３と挿入体後縁４５と挿入体ブレード先端縁６１と挿入体ブレード根元端縁６３とを更に備える。
【００１６】
挿入体部分３８のエラストマー材料の高い伸び能力と低い弾性係数により、機械的負荷を、挿入体部分３８を通してでなく該挿入体部分３８の周りに効率的に伝えることが可能になる。１つの実施形態において、挿入体部分３８のエラストマー材料の伸び能力は、少なくとも約２０％であり、弾性係数は、約３５００ｋＰａから約３５００００ｋＰａまでの範囲にある。挿入体部分の材料の弾性係数及び伸び能力は、該挿入体部分の材料が、挿入体部分３８の処理中の変形が小さく、製造中のひび割れに耐える強度を有するように選択される。更に、挿入体部分の材料は、該挿入体部分の材料が、低サイクル疲労及び高サイクル疲労に耐えることができるように選択される。低サイクル疲労は、一般的に、約３０，０００回の起動及び停止サイクルによって表され、一方、高サイクル疲労は、一般的に、１，０００，０００回より多い回転サイクルによって表わされる。
【００１７】
本発明の１つの実施形態において、挿入体部分３８は、複合材部分２８の製造中に翼形の形状を保持するのに十分な剛性及び寸法安定性を有するように形成される。本発明の１つの実施形態において、挿入体部分３８は、該挿入体部分３８が凹部４０に合致するように十分なコンプライアンス及び可撓性を保持するように形成される。技術者により挿入体部分３８の数及び配置が選択される。
【００１８】
挿入体部分３８は、複合材部分２８に接合される。この接合は、挿入体部分の材料と複合材部分の材料との間の接着によって達成される。接合の他の例には、これらに限定されないが、オートクレーブ処理による硬化、接着、及び融着（接着フィルム又は糊材）が含まれる。挿入体部分３８は第２の体積を有し、代替的な実施形態において、第２の体積は、複合材部分２８の第１の体積の少なくともほぼ１０パーセントに等しい。複合材部分２８及び挿入体部分３８（１つの実施形態においては、図３、図４及び図５に第１の挿入体部分１３８、第２の挿入体部分２３８、第３の挿入体部分３３８により示されるように、２つ又はそれ以上の挿入体部分を備える）は、一般的に、協働して翼形部の形状を定める。
【００１９】
複合材部分２８は、本発明の１つの実施形態の図１及び図２に示されるように凹部４０を備え、該凹部４０の主軸線８０は、半径方向軸線２０に平行である。凹部４０は、内部前縁４２と内部後縁４４と内部ブレード先端縁６０と内部ブレード根元端縁６２とを有する。挿入体部分３８は、挿入体前縁４３が内部前縁４２上に配置され、挿入体後縁４５が内部後縁４４上に配置され、挿入体ブレード先端縁６１が内部ブレード先端縁６０上に配置され、挿入体ブレード根元端縁６３が内部ブレード根元端縁６２上に配置されるように、凹部４０内に配置される。
【００２０】
例示的な実施形態において、図３及び図４に示されるように、複合材部分２８は、第１の凹部１４０と第２の凹部２４０と第３の凹部３４０とを含む。凹部１４０の第１の凹部主軸線１８０、凹部２４０の第２の凹部主軸線２８０、及び凹部３４０の第３の凹部主軸線３８０は、半径方向軸線２０に平行である。凹部１４０の主軸線１８０、凹部２４０の主軸線２８０、及び凹部３４０の主軸線３８０は、翼形部１４のスパンに沿って、典型的にはブレードプラットフォーム２４からブレード先端１８に向けて配向される。本発明の１つの実施形態において、挿入体部分１３８、２３８、３３８は、各々の対応する第１の凹部１４０、第２の凹部２４０、及び第３の凹部３４０内に使用され、配置される。第１の凹部１４０は、第１の内部前縁１４２と、第１の内部後縁１４４と、第１の内部ブレード先端縁１６０と、第１の内部ブレード根元端縁１６２とを有し、第２の凹部２４０は、第２の内部前縁２４２と、第２の内部後縁２４４と、第２の内部ブレード先端縁２６０と、第２の内部ブレード根元端縁部２６２とを有し、第３の凹部３４０は、第３の内部前縁３４２と、第３の内部後縁３４４と、第３の内部ブレード先端縁３６０と、第３の内部ブレード根元端縁３６２とを有する。第１の挿入体部分１３８は、第１の挿入体前縁１４３と、第１の挿入体後縁１４５と、第１の挿入体ブレード先端縁１６１と、第１の挿入体ブレード根元端縁１６３とを有し、第２の挿入体部分２３８は、第２の挿入体前縁２４３と、第２の挿入体後縁２４５と、第２の挿入体ブレード先端縁２６１と、第２の挿入体ブレード根元端縁２６３とを有し、第３の挿入体部分３３８は、第３の挿入体前縁３４３と、第３の挿入体後縁３４５と、第３の挿入体ブレード先端縁３６１と、第３の挿入体ブレード根元端縁３６３とを有する。挿入体部分１３８は、第１の挿入体前縁１４３が第１の内部前縁１４２上に配置され、第１の挿入体後縁１４５が第１の内部後縁１４４上に配置され、第１の挿入体ブレード先端縁１６１が第１の内部ブレード先端縁１６０上に配置され、第１の挿入体ブレード根元端縁１６３が第１の内部ブレード根元端縁１６２上に位置するように凹部１４０上に配置され、挿入体部分２３８は、第２の挿入体前縁２４３が第２の内部前縁２４２上に配置され、第２の挿入体後縁２４５が第２の内部後縁２４４上に配置され、第２の挿入体ブレード先端縁２６１が第２の内部ブレード先端縁２６０上に配置され、第２の挿入体ブレード根元端縁２６３が第２の内部ブレード根元端縁２６２上に位置するように凹部２４０上に配置され、挿入体部分３３８は、第３の挿入体前縁３４３が第３の内部前縁３４２上に配置され、第３の挿入体後縁３４５が第３の内部後縁３４４上に配置され、第３の挿入体ブレード先端縁３６１が第３の内部ブレード先端縁３６０上に配置され、第３の挿入体ブレード根元端縁３６３が第３の内部ブレード根元端縁３６２上に位置するように凹部３４０上に配置される。
【００２１】
本発明の１つの実施形態において、第１の挿入体部分１３８及び第２の挿入体部分２３８（言い換えれば、少なくとも２つの挿入体部分）が使用されるとき、複合材部分２８は、一般的に該複合材部分２８と同じ複合材料から成るリブ４６を含む。リブ４６は、第１の挿入体部分１３８と第２の挿入体部分２３８との間に配置されかつこれら挿入体部分に接合される。図４に示されるように、リブ４６は、第１の内部後縁１４４と第２の内部前縁２４２との間に延びる。第１の挿入体部分１３８及び第２の挿入体部分２３８についての所望の位置は、ブレード先端１８よりもブレード根元１６に近い。第３の挿入体部分３３８が使用されるとき、付加的なリブ（図３及び図４に示されるような付加的なリブ４８といった）が用いられて、翼形部１４の第２の内部後縁２４４と第３の内部前縁３４２との間に延びる。本発明の代替的な実施形態では、ハイブリッド・タービンブレード１０の強度を保持するために、付加的な多数の挿入体部分と付加的なリブとが使用される。付加的なリブは、改善された剛性をもたらし、ひび割れの成長及び層間剥離を制限するように働く。付加的なリブはまた、一般的に、複合材部分２８及びリブ４６と同じ複合材料から成る。リブの配向は技術者に任される。本発明の別の実施形態において、第１の挿入体部分１３８は第１の挿入体中空部分１９５を備え、第２の挿入体部分２３８は第２の挿入体中空部分２９５を備える。本発明の別の実施形態においては、第１の挿入体部分１３８は第１の挿入体中空部分１９５を備え、第２の挿入体部分２３８は第２の挿入体中空部分２９５を備え、第３の挿入体部分３３８は第３の挿入体中空部分３９５を備える。第１の挿入体中空部分１９５を備える第１の挿入体部分１３８、第２の挿入体中空部分２９５を備える第２の挿入体部分２３８、及び第３の挿入体中空部分３９５を備える第３の挿入体部分３３８についての構造は、中空部分９５を備える挿入体部分３８について上述したものと同じである。
【００２２】
代替的な実施形態において、図５に示される複合材部分２８は、第１の凹部１４０と、第２の凹部２４０と、第３の凹部３４０とを含む。それぞれ凹部１４０の第１の凹部主軸線１８０、凹部２４０の第２の凹部主軸線２８０、及び凹部３４０の第３の凹部主軸線３８０は、半径方向軸線２０と直交する（即ち、凹部１４０の第１の凹部主軸線１８０、凹部２４０の第２の凹部主軸線２８０、及び凹部３４０の第３の凹部主軸線３８０は、翼形部１４の翼弦に沿って、前縁３０から後縁３２に向けて配向される）。第１の凹部１４０、第２の凹部２４０、及び第３の凹部３４０は、図３及び図４に関して上述された要素と類似している。第１の挿入体部分１３８、第２の挿入体部分２３８、及び第３の挿入体部分３３８の配向は、図３及び図４に関して上述された要素と類似している。１つより多い図５の挿入体部分３８が使用される場合には、複合材部分２８は、一般的に、該複合材部分２８と同じ複合材料でできたリブ４６を含む。リブ４６は、第１の挿入体部分１３８と第２の挿入体部分２３８との間に配置されかつこれら挿入体部分に接合され、該リブ４６は、第１の内部ブレード根元端縁１６２と第２の内部ブレード先端縁２６０との間に延びる。第３の挿入体部分３３８を使用する本発明の代替的な実施形態においては、翼形部１４の第２の内部ブレード根元端縁２６２と第３の内部ブレード先端縁３６０との間に延びるように、付加的なリブ（付加的なリブ４８のような）を用いることができる。上述のように、本発明の代替的な実施形態は、付加的な数の挿入体部分と付加的なリブを使用して、ハイブリッド・タービンブレード１０の強度を保持する。付加的なリブは、剛性を改善させ、ひび割れ／層間剥離を止めるものとして働くように使用される。リブの配向は、技術者に任される。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、図１及び図６に示すように、単一の挿入体部分３８が、複合材部分２８と界接する。図７に示されるような、より詳細な実施形態において、正圧側先細前縁部８１は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第１の正圧側内角１００を形成するように、挿入体部分３８の正圧側３４と挿入体前縁４３との間に配置される。第１の正圧側内角１００は、正圧側先細前縁部８１と挿入体部分３８の正圧側３４との間で測定される。負圧側先細前縁部９１は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第１の負圧側内角１０２を形成するように、挿入体部分３８の負圧側３６と挿入体前縁４３との間に配置される。第１の負圧側内角１０２は、負圧側先細前縁部９１と挿入体部分３８の負圧側３６との間で測定される。正圧側先細後縁部８２は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第２の正圧側内角１０４を形成するように、挿入体部分３８の正圧側３４と挿入体後縁４５との間に配置される。第２の正圧側内角１０４は、正圧側先細後縁部８２と挿入体部分３８の正圧側３４との間で測定される。負圧側先細後縁部９２は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第２の負圧側内角１０６を形成するように、挿入体部分３８の負圧側３６と挿入体後縁４５との間に配置される。第２の負圧側内角１０６は、負圧側先細後縁部９２と挿入体部分３８の負圧側３６との間で測定される。正圧側先細ブレード先端縁部８３は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第３の正圧側内角１０８を形成するように、挿入体部分３８の正圧側３４と挿入体ブレード先端縁６１との間に配置される。第３の正圧側内角１０８は、正圧側先細ブレード先端縁部８３と挿入体部分３８の正圧側３４との間で測定される。負圧側先細ブレード先端縁部９３は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第３の負圧側内角１１０を形成するように、挿入体部分３８の負圧側３６と挿入体ブレード先端縁６１との間に配置される。第３の負圧側内角１１０は、負圧側先細ブレード先端縁部９３と挿入体部分３８の負圧側３６との間で測定される。正圧側先細ブレード根元端縁部８４は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第４の正圧側内角１１２を形成するように、挿入体部分３８の正圧側３４と挿入体ブレード根元端縁６３との間に配置される。第４の正圧側内角１１２は、正圧側先細ブレード根元端縁部８４と挿入体部分３８の正圧側３４との間で測定される。負圧側先細ブレード根元端縁部９４は、典型的には約２０度から約１７９度までの範囲にある第４の負圧側内角１１４を形成するように、挿入体部分３８の負圧側３６と挿入体ブレード根元端縁６３との間に配置される。第４の負圧側内角１１４は、負圧側先細ブレード根元端縁部９４と挿入体部分３８の負圧側３６との間で測定される。
【００２４】
本発明の関連した実施形態において、少なくとも２つの挿入体部分（図４及び図５に、第１の挿入体部分１３８、第２の挿入体部分２３８、及び第３の挿入体部分３３８として示される）が複合材部分２８と界接し、挿入体部分１３８、２３８、及び３３８は、挿入体部分３８について上述され、図７に示されるものと同じ内角構成を備える。
【００２５】
本発明の幾つかの実施形態において、図１から図３まで、図５及び図６、図８及び図９に示すように、図２及び図６の翼形部１４は侵食用皮膜５２を含む。本発明の１つの実施形態において、図２の侵食用皮膜５２は、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、該侵食用皮膜５２は、負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、図２の侵食用皮膜５２は、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、該侵食用皮膜５２は、負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これに接合される。１つの実施形態においては、ポリウレタンは複合材部分２８より大きい耐食性をもたらすので、ポリウレタンが図６の侵食用皮膜５２の材料として選択された。
【００２６】
本発明の別の実施形態において、前縁保護皮膜７０が、前縁３０、正圧側３４の少なくとも一部、及び負圧側３６の少なくとも一部に配置される。例示的な実施形態においては、チタンは複合材部分２８より大きい耐食性をもたらすので、チタンが前縁保護皮膜７０の材料として選択された。チタンが前縁保護皮膜７０として用いられるときには、チタンが高い強度対重量比を与える。チタンを前縁保護皮膜７０として使用するときには、チタンはまた、航空機用エンジンのファンブレードにおいて遭遇する可能性がある異物の吸い込み又は鳥の衝突事象に関して、複合材部分２８に比べて向上した頑丈さももたらす。本発明の別の実施形態において、後縁保護皮膜７２が、後縁３２、正圧側３４の少なくとも一部、及び負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の例示的な実施形態においては、図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、図２のブレード先端縁部１８、正圧側３４の少なくとも一部、及び負圧側３６（図５に示されない）の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、チタンが、図５のブレード先端保護皮膜５３の材料として使われた。本発明の別の実施形態において、図２の前縁保護皮膜７０及び後縁保護皮膜７２の両方が、上述のように配置される。本発明の例示的な実施形態において、チタンが、図６の後縁保護皮膜７２の材料として使われた。本発明の別の実施形態において、前縁保護皮膜７０、後縁保護皮膜７２、及び図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、上述のように配置される。本発明の別の実施形態において、前縁保護皮膜７０、後縁保護皮膜７２、及び図５のブレード先端縁部保護皮膜５３を、上述のように配置すると同時に、図２の侵食用皮膜５２が、該前縁保護皮膜７０、該後縁保護皮膜７２、及び該ブレード先端縁部保護皮膜５３によって覆われていない正圧側３４の少なくとも一部と、該前縁保護皮膜７０、該後縁保護皮膜７２、及び該ブレード先端縁部保護皮膜５３によって覆われていない負圧側３６の一部とに配置され、これらに接合される。
【００２７】
本発明の別の実施形態において、図３の侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これらに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これらに接合され、後縁保護皮膜７２が、後縁３２に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これらに接合され、図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、ブレード先端縁部１８に沿って図３の侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これらに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置され、後縁保護皮膜７２が、後縁３２に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、これらに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置され、後縁保護皮膜７２が、後縁３２に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置され、図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、ブレード先端縁部１８に沿って図３の侵食用皮膜５２の少なくとも一部に配置される。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、図８の侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合される。本発明の別の実施形態においては、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、後縁保護皮膜７２が、後縁３２に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、ブレード先端縁部１８に沿って、図８の該侵食用皮膜５２の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って該侵食用皮膜５２の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、後縁保護皮膜７２が、後縁に沿って、該侵食用皮膜５２の少なくとも一部、及び前縁保護皮膜７０によって覆われていない負圧側３６の少なくとも一部に配置される。本発明の別の実施形態において、侵食用皮膜５２が、正圧側３４の少なくとも一部に配置され、これに接合され、前縁保護皮膜７０が、前縁３０に沿って、該侵食用皮膜５２の少なくとも一部及び負圧側３６の少なくとも一部に配置され、後縁保護皮膜７２が、後縁３２に沿って、前縁保護皮膜７０によって覆われていない該侵食用皮膜５２の少なくとも一部、及び前縁保護皮膜７０により覆われていない負圧側３６の少なくとも一部に配置され、図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、ブレード先端縁部５２に沿って、前縁保護皮膜７０及び後縁保護皮膜７２によって覆われていない図８の該侵食用皮膜５２の少なくとも一部、及び前縁保護皮膜７０及び後縁保護皮膜７２によって覆われていない負圧側３６の少なくとも一部に配置される。
【００２９】
本発明の別の実施形態において、上述のように、図９の前縁保護皮膜７０が、正圧側３４の一部及び負圧側３６の一部に配置される。侵食用皮膜５２が、前縁保護皮膜７０によって覆われていない正圧側３４の一部を覆って配置され、該侵食用皮膜５２は、前縁保護皮膜７０によって覆われていない負圧側３６の一部を覆って配置される。本発明の別の実施形態において、前縁保護皮膜７０及び後縁保護皮膜７２は、正圧側３４の一部及び負圧側３６の一部に上述のように配置される。侵食用皮膜５２は、前縁保護皮膜７０及び後縁保護皮膜７２によって覆われていない正圧側３４の一部を覆って配置され、該侵食用皮膜５２は、該前縁保護皮膜７０及び該後縁保護皮膜７２によって覆われていない負圧側３６の一部を覆って配置される。本発明の別の実施形態において、前縁保護皮膜７０、後縁保護皮膜７２、及び図５のブレード先端縁部保護皮膜５３が、上述のように、図９の正圧側３４の一部及び負圧側３６の一部に配置される。侵食用皮膜５２が、前縁保護皮膜７０、後縁保護皮膜７２、及び図５のブレード先端縁部保護皮膜５３によって覆われていない正圧側３４の一部を覆って配置され、図９の侵食用皮膜５２が、前縁保護皮膜７０、後縁保護皮膜７２及び図５のブレード先端縁部保護皮膜５３によって覆われていない負圧側３６の一部を覆って配置される。
【００３０】
一般的に、シャンク部１２は、翼形部に適切に接合されるか又は他の方法で取り付けられた複合材シャンク部である。しかしながら、特定のブレード設計においては、金属のシャンク部（複合材翼形部に適切に接合されるか又は他の方法で取り付けられた）を用いることもできる。シャンク部１２のダブテール部２２は、正圧側（凹側）を部分的に複合材（図示せず）とすることができる。或いは、ダブテール部２２は、隣接する挿入部分を確実に捕捉し、金属性のダブテール部嵌合面を形成するように、金属くさびシステム（同じく図示せず）を有することもできる。
【００３１】
本発明のガスタービン用途において、鳥の衝突跡は、主としてハイブリッド・タービンブレード１０の前縁３０に沿った正圧側３４の領域の上に残る。本発明の１つの実施形態においては、複合材部分２８、挿入体部分３８、及び前縁保護皮膜７０の影響される領域に、座屈及び破壊への耐性が与えられる。本発明の１つの実施形態においては、同様に構成された非ハイブリッド・タービンブレードに比べて低減されたハイブリッド・タービンブレード１０の質量は、所定のブレード回転速度において、格納構造及び後側のブレード（図示せず）にかかる破損ブレードの衝撃力を減少させるという全体的効果を有する。
【００３２】
本発明の別のガスタービン用途においては、挿入体部分３８は、複合材料の溶融点より低い温度で、機械的に又は熱的に複合材部分２８から除去可能である。このことにより、鳥の衝突又は異物の衝突によって翼形部１４が損傷した場合に、該翼形部１４を容易に修理することが可能になる。複合材部分２８及び挿入体部分３８において翼形部が損傷した場合には、損傷した挿入体部分３８は熱的に除去され、複合材部分２８は修理され、新たな挿入体部分３８及び複合材料が再び使用される。このようなブレード損傷の殆どがハイブリッド・タービンブレード１０の先頭列に対するものであるので、ガスタービン航空機用エンジン（又は、ガスタービンエンジンにファンがない場合には、ガスタービン航空機用エンジンの圧縮機）において、一般的には、翼形部１４は、ハイブリッド・タービンブレード１０の翼形部である。
【００３３】
挿入体部分３８は、積層及びオートクレーブ硬化又はハイブリッド・タービンブレード１０の他の製造方法を容易にするように働く。１つの実施形態において、挿入体部分３８は、１つの（少なくとも１つを意味する）複合材料層２００で巻かれている。挿入体部分３８の周りに巻かれた図９の複合材料層２００により、製造中に図６の挿入体部分３８に付加的な安定性がもたらされる。図９の複合材料層２００を図６の挿入体部分３８の周りに巻くことにより、一般的に、該挿入体部分３８内のひび割れの開始が低減される。図６の挿入体部分３８の周りに巻かれた図９の複合材料層２００は、最終的な適用において、荷重を凹部４０の周りにより効率的に伝達できるようにする。代替的な実施形態においては、接着剤層で挿入体部分３８を被覆する。また、挿入体部分３８と複合材部分２８との間の接着を改善することにより、接着剤層を用いて該複合材部分２８と該挿入体部分３８との間の接合を改善することもできる。完全に組み立てられた状態のハイブリッド・タービンブレード１０は、挿入体部分３８が複合材部分２８の凹部４０内に配置されており、図６の複合材部分２８内にある図９の周囲の複合材料層２００が全ての機械的必要条件を満たすことができ、これにより、該挿入体部分３８を通して荷重伝達を生じさせる必要がなくなるようになっている。挿入体部分３８を構成するためにエラストマー材料を用いる場合には、エラストマー材料の高いコンプライアンス及び伸び能力により、ガスタービンエンジンが異物を吸い込んだときに生じるような激しい衝撃荷重においてさえも、複合材部分２８は挿入体部分３８からの抵抗がほとんどない状態で変形することが可能になる。
【００３４】
本発明のハイブリッド・タービンブレード１０を製造する典型的な方法は、これに限定されないが、オートクレーブ及び圧縮成形技術を用いて、複合材部分２８及び挿入体部分３８を別個に又は一つのユニット（共に硬化された）として製造することを含む。本発明の１つの製造方法において、挿入体部分３８が予め製造される。図９の複数の複合材料層２００が積層されて、図６の複合材部分２８の一部を形成し、該複合材部分２８の一部は、凹部４０を備える。挿入体部分３８は、凹部４０内に配置され、付加的な複合材料層２００が積層され、該付加的な複合材料層２００が該挿入体部分３８を覆い、複合材部分２８の最終的な所望の厚さが達成され、完成版の該複合材部分２８が形成される。次に、完成版の複合材部分２８は、複合材量層２００を一体化し、接合させる工程にかけられ、該工程はまた、挿入体部分３８を隣接する複合材料層２００にも接合させる。一体化及び接合工程は、一般的にはオートクレーブ技術によって、或いは圧縮成形技術によって、或いは樹脂成形技術によって実行される。オートクレーブ技術、圧縮成形技術、及び樹脂成形技術は、一体化及び接合工程の例として与えられるだけであり、本発明に対する制限を意味するのではない。
【００３５】
本発明の他の実施形態において、多数の挿入体部分（例えば、図４の１３８及び２３８、同じく図４の１３８、２３８、及び３３８）がそれぞれの凹部に配置される。製造工程において多数の挿入体部分が用いられるときには、一般的に、リブ４６が凹部と凹部の間に形成される。
【００３６】
本発明の１つの実施形態において、図９の複数の複合材料層２００が積層されて、図１の複合材部分２８の一部を形成し、該複合材部分２８の一部が凹部４０を備える。挿入体部分３８が凹部４０内に配置され、付加的な複合材料層２００が積層され、該付加的な複合材料層２００が挿入体部分３８を覆い、複合材部分２８の最終的な所望の厚さが達成される。
【００３７】
本発明の１つの実施形態において、複合材部分２８は、一般的には、手作業又は機械で層状に積み重ねることよって、或いは複合材部分２８及び挿入体部分３８の周りに編組することによって積層される。前述のように、複合材料の場合には、当業者の技術レベルの範囲内で、全体的な翼形部の剛性を保持し、遠心荷重及び空気力学的荷重の下でのブレードの構造的な曲げを減少させるように、繊維フィラメント係数及び配向が選択される。
【００３８】
本発明の幾つかの実施形態の前述の説明は、例示の目的のために示したものである。本発明を詳細に説明し示してきたが、それらは、説明及び例示としてのみ意図されており、限定の目的として捉えられるべきではないことを明確に理解されたい。明らかに、本発明の多くの修正及び変更が、上記の教示に照らして可能である。従って、本発明の技術思想及び技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ制限される。
【００３９】
特許請求の範囲に示される参照番号は、本発明の範囲を狭めるためではなく、それらが容易に理解されるように意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッド・タービンブレードの１つの実施形態における正圧側の概略側面図。
【図２】図１の線２−２に沿って取った、図１のハイブリッド・タービンブレードの１つの実施形態における翼形部の概略断面図。
【図３】図４の線３−３に沿って取った、図４のハイブリッド・タービンブレードの１つの実施形態における翼形部の概略断面図。
【図４】本発明のタービンブレードの別の実施形態における正圧側の概略側面図。
【図５】本発明のタービンブレードの別の実施形態における正圧側の概略側面図。
【図６】本発明のタービンブレードの代替的な実施形態における正圧側の概略側面図。
【図７】本発明の１つの実施形態における挿入体部分の、正圧側の概略正面図、前縁の概略側面図、後縁の概略側面図、概略平面図、及び概略底面図。
【図８】図１の線２−２に沿って取った、図１のハイブリッド・タービンブレードの１つの実施形態における翼形部の概略断面図。
【図９】図１の線２−２に沿って取った、図１のハイブリッド・タービンブレードの１つの実施形態における翼形部の概略断面図。
【符号の説明】
１０  ハイブリッド・タービンブレード
１２  シャンク部
１４  翼形部
１６  ブレード根元
１８  ブレード先端
２２  ダブテール部
２４  プラットフォーム
２８  複合材部分
３０  前縁
３２  後縁
３４  正圧側
３６  負圧側
３８  挿入体部分
４０  凹部
５２  侵食用皮膜
【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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【外国語明細書】
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