(57)【要約】【課題】  タービン翼の空力特性を損なうことなく危険速度をエンジン常用運転域外にする技術を提供する。【解決手段】  前端面１２、後端面１３、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼の、前端面１２及び後端面１３における先端面側の部位それぞれに、当該前端面１２あるいは後端面１３から外向きに延出する凸部２１，３１を設ける。これにより、１次曲げモードの固有振動数を低下させることができ、危険速度をエンジン常用運転域外にすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼において、
前記前端面及び後端面における前記先端面側の部位それぞれに、当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部が設けられていることを特徴とするガスタービンエンジンのタービン翼。
【請求項２】
前記先端面から外向きに延出する凸部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジンのタービン翼。
【請求項３】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼において、
前記先端面から外向きに延出する凸部が設けられていることを特徴とするガスタービンエンジンのタービン翼。
【請求項４】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度を、前記前端面及び後端面における前記先端面側の部位それぞれに当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部を設けることで、エンジン常用運転域外に移動させることを特徴とするガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度回避方法。
【請求項５】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度を、前記前端面及び後端面における前記先端面側の部位それぞれに当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部を設けるとともに前記先端面から外向きに延出する凸部を設けることで、エンジン常用運転域外に移動させることを特徴とするガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度回避方法。
【請求項６】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度を、前記先端面から外向きに延出する凸部を設けることで、エンジン常用運転域外に移動させることを特徴とするガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度を回避する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンのタービンにおいては、動翼であるタービン翼の上流側に位置する静翼列により、「静翼の枚数（Ｎ）×エンジン回転数」の振動数の加振力がタービン翼に作用する。そのため、静翼による加振力の周波数とタービン翼の固有振動数は、図６に示すような関係となり、その両者が一致すると共振現象が生じてタービン翼の破損等重大な被害を生じるおそれがある。なお、図６には、１次曲げモードと１次パネルモードの２つの振動モードにおける固有振動数を示しており、１次パネルモードの方が１次曲げモードより高次の振動である。また、上述した共振現象が生じるエンジン回転数を危険速度という。
【０００３】
上述した問題に対して、特許文献１には、側壁（側面）の少なくとも１つから外向きに延びるリブを動翼に設けることにより高次の固有振動数をさらに増大させ、当該固有振動数をエンジン常用運転域から外す、つまり危険速度をエンジン常用運転域外にする技術について記載されている。
【特許文献１】特開２００４−３２４６４６号公報
【特許文献２】特開昭５３−９３２０５号公報
【特許文献３】特開２００４−２８６０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、１次曲げモードの固有振動数に関しては、従来、翼の高さを高くして固有振動数を下げることにより、危険速度をエンジン常用運転域から外していた。しかしながら、この変更により、翼の形状が変化してしまうため翼の空力特性に変化が生じ、空力特性の再検討が必要となる。
【０００５】
このように、従来は、危険速度をエンジン常用運転域から外すための検討と空力特性検討を交互に行い、両者が成立する点を探る必要があり、検討に時間を要していた。あるいは、最悪、両者の最良点の両立が難しい場合には、危険速度をエンジン常用運転域外にするために空力特性を犠牲にする場合も生じていた。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タービン翼の空力特性を損なうことなく危険速度をエンジン常用運転域外にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るガスタービンエンジンのタービン翼にあっては、前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼において、前記前端面及び後端面における前記先端面側の部位それぞれに、当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたベースのタービン翼の危険速度がエンジン常用運転領域内であっても、このベースのタービン翼の前端面及び後端面における先端面側の部位それぞれに、当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部を設けるこ
とで、１次曲げモードの固有振動数を低下させることができ、危険速度をエンジン常用運転領域外に移動させることができる。
【０００９】
また、凸部は前端面及び後端面から外向きに延出させているだけであるため、翼の空力特性を左右する側面及び翼弦長を変更する必要がないので、空力特性を変化させない。それゆえ、従来のように空力特性を再検討する必要なく危険速度を回避することができる。
【００１０】
なお、ベースとなるタービン翼の危険速度、形状、他の部品との相対位置などを考慮して、凸部の位置、大きさを任意に調整することが好適である。
【００１１】
例えば、前端面及び後端面から外向きに延出させる凸部を設けるとともに先端面から外向きに延出する凸部をさらに設けてもよい。あるいは、前端面及び後端面から外向きに延出させる凸部を設けることなしに、先端面から外向きに延出する凸部のみを設けてもよい。
【００１２】
このように凸部を設けた場合においても、翼の空力特性を左右する側面及び翼弦長を変更する必要がないので、空力特性を変化させない。それゆえ、従来のように空力特性を再検討する必要なく危険速度を回避することができる。
【００１３】
本発明に係るガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度回避方法にあっては、前端面、後端面、側面、先端面にて画成されたガスタービンエンジンのタービン翼の危険速度を、前記前端面及び後端面における前記先端面側の部位それぞれに当該前端面あるいは後端面から外向きに延出する凸部を設けることで、エンジン常用運転域外に移動させることを特徴とする。
【００１４】
このようにすることで、従来のように空力特性を再検討する必要なく簡易に危険速度を回避することができる。
【００１５】
また、ベースとなるタービン翼の危険速度、形状、他の部品との相対位置などによっては、前端面及び後端面から外向きに延出させる凸部を設けるとともに先端面から外向きに延出する凸部をさらに設けてもよいし、前端面及び後端面から外向きに延出させる凸部を設けることなしに、先端面から外向きに延出する凸部のみを設けてもよい。
【００１６】
このように凸部を設けることにより、従来のように空力特性を再検討する必要なく危険速度を回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、タービン翼の空力特性を損なうことなく危険速度をエンジン常用運転域外にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１９】
図７は、ターボファンエンジンなどのガスタービンエンジンのタービン翼１００の概略図であり、従来一般的に用いられているタービン翼である。図に示すように、このタービン翼は、凸面形状に形成された凸側面１０１と、凹面形状に形成された凹側面１０２と、前端面１０３と、前端面１０３に対して翼弦方向（軸方向）に形成された後端面１０４と、半径方向に形成された先端面１０５により画成されている。
【００２０】
これに対して、図１に示したのが本実施例に係るタービン翼１の概略図である。
【００２１】
図に示すように、本実施例に係るタービン翼１は、その前端部２０における先端部４０側の部位に、前端面１２から外向きに延出する凸部２１が設けられている。また、後端部３０における先端部４０側の部位に、後端面１３から外向きに延出する凸部３１が設けられている。
【００２２】
このように、図７に示したベースとなる従来のタービン翼に対して凸部２１、３１を設けたことにより、以下に説明するように１次曲げモードの固有振動数が変化する。
【００２３】
１次曲げモードは、タービン翼の高さ方向（半径方向）に根元を節とする曲げ振動モードである。タービン翼の先端部４０側に凸部２１、３１が付加されたことで振動の腹部が重くなり固有振動数は低下する。
【００２４】
その結果、図２に示した危険速度線図で、ベースとなる従来のタービン翼１００の１次曲げモードの固有振動数ライン（ａ１ライン）に対して、本実施例に係るタービン翼１の１次曲げモードの固有振動数ラインが、ａ２ラインヘと低下する。
【００２５】
一方、動翼であるタービン翼１には、その上流側に位置する静翼列により、「静翼の枚数（Ｎ）×エンジン回転数」の振動数の加振力が作用する。そして、この加振力の周波数のラインを図２に示したのがｂラインであり、当該ラインと、本実施例に係るタービン翼１の１次曲げモードの固有振動数ラインであるａ２ラインとの交点Ａが危険速度となる。
【００２６】
図２に示すように、この危険速度は、ベースとなる従来のタービン翼１００における危険速度、つまり１次曲げモードの固有振動数ラインであるａ１ラインと加振力の周波数のラインとの交点Ｂよりも低回転数側に移っており、エンジン常用運転域外となる。
【００２７】
このように、本実施例に係るタービン翼１においては、ベースとなる従来のタービン翼１００に対して先端部４０側に凸部２１、３１を付加したことにより、１次曲げモードの固有振動数を低下させることができ、危険速度をエンジン常用運転域外にすることができる。
【００２８】
また、凸部２１、３１は前端面１２、後端面１３から外向きに延出させているだけであるため、翼の空力特性を左右する翼面、つまりベースとなる従来のタービン翼における凸側面と凹側面は変更していない。また、翼弦長も変更していない。そのため、空力特性に変化がなく、従って従来のような空力特性の再検討は不要となる。
【００２９】
なお、ベースとなるタービン翼の危険速度の位置によって、凸部の厚さ及び延出量を任意に調整することができ、例えば図３のような形状とすることができる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例は、実施例１に対して、ベースとなるタービン翼の１次曲げモードの固有振動数を低下させるために設ける凸部を変更したものである。
【００３１】
当該凸部は、ベースとなるタービン翼の危険速度位置、形状、他の部品との相対位置などを考慮して任意に変更することが好適である。
【００３２】
例えば、図４（ａ）に示すように、先端面１４から外向き（翼の高さ方向）に延出する凸部４１であってもよい。そして、図４（ｂ）に示すように、その凸部の大きさは任意に
調整することができる。
【００３３】
このように、先端面１４から外向きに延出する凸部４１を設けても、１次曲げモードの固有振動数を低下させることができ、危険速度をエンジン常用運転域外にすることができる。また、翼の空力特性を左右する、翼面である凸側面、凹側面及び翼弦長は変更していないので、空力特性を変化させることがなく、従来のような空力特性の再検討は不要となる。
【００３４】
また、凸部は、図５（ａ）に示すように、実施例１に係るタービン翼１のように前端面１２、後端面１３から外向きに延出する凸部２１、３１を設けるとともに、先端面１４から外向きに延出する凸部４１を設けてもよい。そして、図４（ｂ）に示すように、これらの凸部の大きさは任意に調整することができる。
【００３５】
このように、前端面及び後端面から外向きに延出する凸部を設けるとともに先端面から外向きに延出する凸部を設けても、１次曲げモードの固有振動数を低下させることができ、危険速度をエンジン常用運転域外にすることができる。また、翼の空力特性を左右する、翼面である凸側面、凹側面及び翼弦長は変更していないので、空力特性を変化させることがなく、従来のような空力特性の再検討は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係るタービン翼の形状を示す図である。
【図２】実施例１に係るタービン翼の固有振動数とタービン翼に生じる加振力との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る他のタービン翼の形状を示す図である。
【図４】実施例２に係るタービン翼の形状を示す図である。
【図５】実施例２に係る他のタービン翼の形状を示す図である。
【図６】従来のタービン翼の固有振動数とタービン翼に生じる加振力との関係を示す図である。
【図７】従来のタービン翼の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  タービン翼
１２  前端面
１３  後端面
１４  先端面
２０  前端部
３０  後端部
４０  先端部
２１、３１、４１  凸部
【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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