(57)【要約】  本発明は、有機基質複合材料で作成されたブレード本体（３０）と、該ブレード本体の複合材料よりも良好に点衝撃に耐える材料で作成された前縁部シールド（３２）とを備えて成るブレード（１６）を提供する。前記ブレード（１６）はブレード先端（２６）を含む。前記前縁部シールド（３２）は、前記ブレード本体（３０）上に組み付けられると共に、それは、圧力側フィン（３４）及び吸引側フィン（３６）を含む。前記圧力側フィン（３４）は圧力側タブ（４４）を含むと共に、前記吸引側フィン（３６）は吸引側タブを含み、前記圧力側タブ及び前記吸引側タブは、前記ブレード先端（２６）の部分的カバー（４８）を形成するために重畳して折り重ねられ且つ相互に対して固着される。本発明は、また、該複数のブレードを含むファンを含むターボジェット、及び、該ブレードを作製する方法も提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維により強化された有機基質複合材料で作成されたブレード本体（３０）と、該ブレード本体の複合材料よりも良好に点衝撃に耐える材料で作成された前縁部シールド（３２）とを備えて成るブレード（１６）であって、該ブレード（１６）はブレード先端（２６）を含み、前記前縁部シールド（３２）は、前記ブレード本体（３０）上に組み付けられると共に、圧力側フィン（３４）及び吸引側フィン（３６）を含むというブレード（１６）において、
前記圧力側フィン（３４）は圧力側タブ（４４）を含むと共に、前記吸引側フィン（３６）は吸引側タブ（４６）を含み、前記圧力側タブ（４４）及び前記吸引側タブ（４６）は、前記ブレード先端（２６）の部分的カバー（４８）を形成するために重畳して折り重ねられ且つ相互に対して固着されることを特徴とする、ブレード（１６）。
【請求項２】
前記圧力側タブ（４４）及び前記吸引側タブ（４６）は、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着される、請求項１に記載のブレード（１６）。
【請求項３】
前記圧力側タブ（４４）は前記吸引側タブ（４６）上へと折り重ねられる、請求項１又は２に記載のブレード（１６）。
【請求項４】
前記圧力側タブ（４４）又は前記吸引側タブ（４６）は前記ブレード先端（２６）に対して固着される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレード（１６）。
【請求項５】
前記圧力側フィン（３４）及び前記吸引側フィン（３６）は各々、自由縁部（４０、４２）を含み、前記圧力側フィン（３４）及び前記吸引側フィン（３６）の中の一方は、前記圧力側フィン（３４）及び前記吸引側フィン（３６）の中の他方より長寸であり、前記長寸フィンの前記タブは、該長寸フィンの前記自由縁部から開始して短寸フィンの自由縁部に向かい進展する切欠き（５２）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のブレード（１６）。
【請求項６】
前記切欠き（５２）の少なくとも一部分は曲率半径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブレード（１６）。
【請求項７】
前記短寸フィンの前記タブは、該短寸フィンの前記自由縁部から開始して前記長寸フィンの前記自由縁部に向かい進展する突出部（５６）を含む、請求項５又は６に記載のブレード（１６）。
【請求項８】
前記ブレード本体（３０）は、前記ブレード先端（２６）にて、前記圧力側タブ（４４）及び／又は前記吸引側タブ（４６）を受容するためのハウジング（５４）を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブレード（１６）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の複数のブレード（１６）を有するファン（１４）を含むターボジェット（１０）。
【請求項１０】
前記ブレード本体（３０）上に前記前縁部シールド（３２）を組み付ける段階と、
前記吸引側タブ（４６）を前記ブレード先端（２６）上に折り重ねる段階と、
前記圧力側タブ（４４）を前記吸引側タブ（４６）上に折り重ねる段階と、
前記吸引側タブ（４６）及び前記圧力側タブ（４４）を、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着する段階とを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のブレード（１６）を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料で作成されると共に前縁部シールドを含むブレード（blade）に関する。該前縁部シールドは典型的に、回転ブレードの、もしくは、案内翼の前縁部を衝撃及び腐食から保護するために使用される。これに関連し、「ブレード」という語句は、ファン・ブレード、及び、航空機のプロペラ・ブレードの両方を包含すべく使用される。それらの重量を制限するために、該ブレードは典型的に、例えば繊維強化ポリマ材料などの有機基質複合材料で作成される。該材料は、特にそれらの重量に対し、概略的に非常に好適な機械的品質を呈するが、それらは、点衝撃に対してある程度の感受性を呈する。故に、該ブレードを衝撃から保護するために、それらの前縁部上には通常、典型的にチタン合金の如き非常に強固な金属製材料で作成されたシールドが設置される。該シールドは通常、前縁部に跨り載置された更に厚寸の区画により相互に結合された薄寸の圧力側フィン及び薄寸の吸引側フィンの形態を取り、該シールドは、前縁部上で、且つ、その近傍の圧力側及び吸引側の区画上で、前記ブレードの形状に忠実に合致する。圧力側及び吸引側のフィンは夫々、ブレードのこれらの圧力側及び吸引側の区画上に延在すると共に、それらは主として、前記シールドを前記前縁部上に位置決めして締着すべく作用する。
【背景技術】
【０００２】
ブレードの空気力学的性能を向上させるために、それらの前縁部には、これまで以上に複雑な形状が与えられつつあるので、これらの形状に忠実に合致する必要があるシールドを作製すること、ならびに、それらをブレード上に固着することが、いずれも更に困難とされている。
【０００３】
更に、ブレードに対する衝撃の場合、シールドは、複合材料で作成されたブレードの前縁部から少なくとも部分的に切り離されることで、シールドの一部が喪失された場合には不均衡さが伴うという、ブレードの空気流挙動の悪化に付随するそれの空気力学的性能の低下がもたらされる。更に、シールドの一部が裂断されたならば、ブレードの前縁部はもはや、その全高に亙り保護はされず、且つ、ブレードの前縁部において剥き出しで載置されていた複合材料は、外部環境からの攻撃に晒される。結果的な輪郭は概略的に不規則的であることから、その空気流挙動も悪化させる。すると、ブレードを修理し、且つ／又は、それを交換することが必要になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、これらの欠点を少なくとも部分的に克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、本発明は、繊維により強化された有機基質複合材料で作成されたブレード本体と、該ブレード本体の複合材料よりも良好に点衝撃に耐える材料で作成された前縁部シールドとを備えて成るブレードであって、該ブレードはブレード先端を含み、前記前縁部シールドは、前記ブレード本体上に組み付けられると共に、圧力側フィン及び吸引側フィンを含むというブレードであって、前記圧力側フィンは圧力側タブを含むと共に、前記吸引側フィンは吸引側タブを含み、前記圧力側タブ及び前記吸引側タブは、前記ブレード先端の部分的カバーを形成するために重畳して折り重ねられ且つ相互に対して固着される、というブレードを提供する。
【０００６】
前記前縁部シールドに対する衝撃の間において、前記圧力側及び吸引側のフィンを延長する前記圧力側及び吸引側のタブの存在は、特に、前記シールドの分離が最も頻繁に観察される前記ブレード先端の近傍における前記前縁部シールドの各自由縁部の近傍において、該分離のリスクを低減すべく作用する。詳細には、前記圧力側及び吸引側のタブは前記圧力側及び吸引側のフィンに対して接着剤により結合され又は溶接された別体片ではないので、それらは圧力側及び吸引側のフィンから分離し得ない。これらの圧力側及び吸引側のタブは、前記前縁部シールドを前記ブレード本体から分離するためには、前記圧力側及び吸引側のフィンを前記ブレード本体から切り離すと共に、前記圧力側タブを前記吸引側タブから切り離すことも必要である如く、圧力側及び吸引側のフィンと一体的に作成される。故に、前記前縁部シールドを前記ブレード本体から分離するために必要とされる力は、更に大きくなる。故に、前記ブレードが破損されるリスクは低減される。
【０００７】
前記前縁部シールドは、チタン系合金で作成され得る。
【０００８】
この材料は、点衝撃に耐える非常に良好な機能を呈する。
【０００９】
「チタン系合金」という語句は、重量含有量の大部分がチタンであるという合金を表すべく使用される。故に、チタンは、前記合金において最大の重量含有量を有する元素であることは理解され得る。一例として、前記チタン系合金は、少なくとも５０％のチタン、好適には少なくとも７０％のチタン、更に好適には少なくとも８０％のチタンの重量含有量を有し得る。
【００１０】
前記前縁部シールドはまた、鋼鉄、又は、登録商標InconelTMにより一般的に知られた金属合金によっても等しく良好に作成され得る。「Inconel」という語句は、以下において、ニッケル及びクロムと合金化された鉄に基づく合金を表すべく使用される。
【００１１】
前記圧力側タブ及び前記吸引側タブは、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着され得る。
【００１２】
これらの手法はいずれも、実施することが容易であると共に、圧力側タブが吸引側タブに対して良好に固着されることを保証し得る。
【００１３】
前記圧力側タブは、前記吸引側タブ上に折り重ねられ得る。
【００１４】
ターボジェット・ファンにおいて、各ブレードは、該ブレードの回りに配置されたケーシングの内側にて回転すべく設定される。故に、前記ケーシングの定常点は、最初に通過するブレードの圧力側に遭遇し、吸引側が追随する。故に、前記圧力側タブが前記吸引側タブ上に折り重ねられることから、ブレード先端とケーシングとが接触した場合、圧力側タブが吸引側タブから分離されるリスクは低減される。故に、圧力側及び吸引側のタブに対するこの配置構成は、ケーシングに対する不本意な接触の場合において圧力側タブが開くリスクを低減すべく作用する。
【００１５】
前記圧力側タブ又は前記吸引側タブは、前記ブレード先端に対して固着され得る。
【００１６】
前記ブレード先端と他方のタブとの間に配置されたタブもまた、例えば接着剤によりブレード先端に対して固着される。これにより、圧力側及び吸引側のタブは、ブレード先端に対して更に良好に固着される。
【００１７】
前記圧力側フィン及び前記吸引側フィンは各々、自由縁部を含み、圧力側及び吸引側のフィンの一方は、他方よりも長寸であり得、且つ、長寸フィンのタブは、該長寸フィンの自由縁部から開始して短寸フィンの自由縁部に向かい進展する切欠きを含み得る。
【００１８】
前記長寸フィンにおけるこの切欠きは、前記ブレード先端上にて、前記長寸フィンの自由端部と前記短寸フィンの自由端部との間において、該ブレード先端における遷移部を提供する。
【００１９】
前記切欠きの少なくとも一部分は、曲率半径を有し得る。
【００２０】
前記切欠きの前記曲率半径は、該切欠きが急激な方向変化を呈した場合には該切欠きに沿って存在し得る一切の局所的な応力集中を最小限度に抑えるべく作用する。前記切欠きは、前記ブレード先端上において、前記長寸フィンの自由縁部と前記短寸フィンの自由縁部との間の単なる直線ではない。前記切欠きは、該切欠きに沿って変化する曲率半径を呈し得る。同様に、前記切欠きは、前記ブレード先端により形成された縁部に沿って延在する第１部分と、前記短寸フィンの自由縁部まで進展する直線状の第２部分とを呈し得、これらの２つの部分は、該他の２つの部分よりも小寸であって曲率半径を呈する部分、すなわち、相当な曲率の部分により一体化されている。前記切欠きはまた、直線状である部分、及び、曲率半径を有する部分も呈し得る。大きな曲率半径を有する前記部分は、直線状である各部分、又は、小さな曲率半径を有する各部分により、先行及び／又は追随され得る。
【００２１】
前記短寸フィンのタブは、該短寸フィンの前記自由縁部から開始して前記長寸フィンの前記自由縁部に向かい進展する突出部を含み得る。
【００２２】
前記短寸フィンの前記突出部は、前記ブレード先端上にて、前記長寸フィンの前記自由縁部と前記短寸フィンの前記自由縁部との間の遷移部を提供すべく作用する。前記突出部の形状は、前記ブレード先端の前記部分的カバーは、その全領域に亙り一定である厚みを呈し、前記部分的カバーの厚みは、前記吸引側タブの厚みと前記圧力側タブの厚みとを加えた和に等しい様に、前記長寸フィンにおける前記切欠きの形状に対応し得る。更に、その突出部の故に、前記圧力側タブと前記吸引側タブとの間の接触面積が増大される。故に、前記圧力側及び吸引側のタブ同士の間の結合面積を増大し得る。
【００２３】
前記ブレード本体は、前記ブレード先端にて、前記圧力側タブ及び／又は前記吸引側タブを受容するハウジングを含み得る。
【００２４】
故に、前記ブレード先端の表面は平面的であり、且つ、前記ブレードは、前記圧力側タブ及び前記吸引側タブを折り重ねる結果として、前記ブレード先端において何らの追加的な厚みを呈さない。
【００２５】
本発明はまた、前記に定義された複数のブレードを有するファンを含むターボジェットも提供する。
【００２６】
本発明は、また、
前記ブレード本体上に前記前縁部シールドを組み付ける段階と、
前記吸引側タブを前記ブレード先端上に折り重ねる段階と、
前記圧力側タブを前記吸引側タブ上に折り重ねる段階と、
前記吸引側タブ及び前記圧力側タブを、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着する段階とを備える、前記に定義されたブレードを作製する方法も提供する。
【００２７】
前記吸引側タブは、前記ブレード先端に対して接着剤により結合され得る。
【００２８】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して非限定的な例として与えられる本発明の実施例の以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】バイパス・ターボジェットの概略的斜視図である。
【図２】ブレードの第１実施例における図１のターボジェットのファンの回転ブレードの圧力側の概略的斜視図である。
【図３】各タブの折り重ねに先立つ図２のブレードの部分的な概略的斜視図である。
【図４】ブレードの第２実施例における回転ブレードの部分的な概略的斜視図である。
【図５】Ｖ−Ｖ平面における図４のブレードの部分的断面図である。
【図６】ＶＩ−ＶＩ平面における図４のブレードの部分的断面図である。
【図７】ＶＩＩ−ＶＩＩ平面における図４のブレードの部分的断面図である。
【図８Ａ】ブレードの第３実施例における回転ブレードの部分的概略図である。
【図８Ｂ】ブレードの第３実施例における回転ブレードの部分的概略図である。
【図９】ブレードの第４の実施例における回転ブレードの部分的概略図である。
【図１０】ブレードの第５の実施例における回転ブレードの部分的概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、ガス発生器ユニット１２とファン１４とを有するバイパス・ターボジェット１０を示している。ファン１４は、中央軸心Xの回りにおいて径方向に配置され、且つ、回転の結果として空気を推進するに適した空気力学的輪郭形状を有する複数の回転ブレード１６を有する。故に、図２及び図３に示された如く、各ブレード１６は、前縁部１８、後縁部２０、圧力側２２、吸引側２４、ブレード先端２６、及び、ブレード基部２８を呈する。
【００３１】
通常動作において、相対的空気流は、実質的に各ブレード１６の前縁部１８に向けて配向される。故に、前縁部１８が特に衝撃に対して晒される。特に、ブレード１６が、複合材料、特に、例えば繊維強化ポリマなどの有機基質複合材料で作成されたブレード本体３０を有するときには、前縁部１８を、各ブレードに対して一体化された前縁部シールド３２を以て保護することが適切である。換言すると、前縁部シールド３２はブレード本体３０上に組み付けられる。
【００３２】
前縁部シールド３２は、ブレード本体３０の複合材料よりも良好に点衝撃に耐える材料から作成される。前縁部シールド３２は、主として金属、更に詳細には、例えばTA６V（Ti-６Al-４V）の如きチタン系合金で作成される。前縁部シールド３２は、鋼鉄、又は、登録商標InconelTMにより一般的に知られた金属合金で等しく作成され得る。「Inconel」という語句は以下において、ニッケル及びクロムと合金化された鉄に基づく合金を表すべく使用される。
【００３３】
前縁部シールド３２は、圧力側フィン３４と、吸引側フィン３６と、更に厚寸であり、圧力側フィン３４及び吸引側フィン３６を相互に接続し、且つ、ブレード本体３０の縁部に跨って載置されるべき中央区画３８とを有する。圧力側及び吸引側のフィン３４及び３６は、シールド３２をブレード本体３０上に位置決めすべく作用する。圧力側及び吸引側のフィン３４及び３６は、夫々の自由縁部４０又は４２を呈すると共に、図３において、それらは等しい長さである。
【００３４】
更に、圧力側フィン３４は圧力側タブ４４を含み、且つ、吸引側フィン３６は吸引側タブ４６を含む。圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６は、夫々、圧力側フィン３４及び吸引側フィン３６と一体的に作成される。
【００３５】
図２において、圧力側及び吸引側のタブ４４及び４６は、ブレード先端２６上の部分的カバー４８を形成すべく、重畳して折り重ねて示される。圧力側タブ４４は、例えば接着剤により、又は、溶接により、吸引側タブ４６に対して固着される。
【００３６】
ブレード１６を作製する方法は、図３に示された如く、前縁部シールド３２をブレード本体３０上に組み付ける第１段階を含む。該方法はまた、吸引側タブ４６をブレード先端２６上に折り重ねる段階、及び、圧力側タブ４４を吸引側タブ４６上に折り重ねる段階も含み、吸引側タブ４６及び圧力側タブ４４は、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着される。
【００３７】
ブレード１６を作製する方法はまた、当該段階の間に、ブレード先端２６と他のタブとの間に配置されたタブが、例えば接着剤によりブレード先端２６に対しても固着されるという段階も含み得る。本例においては、吸引側タブ４６がブレード先端２６に対して接着剤により結合され得る。
【００３８】
前縁部シールド３２がブレード本体３０上に一旦組み付けられたなら、ブレード１６は、先ず圧力側タブ４４をブレード先端２６上に折り重ねてから、吸引側タブ４６を圧力側タブ４４上に折り重ねることによっても作製され得る。圧力側タブ４４がブレード先端２６上に最初に折り重ねられたとき、圧力側タブ４４をブレード先端２６に対して接着剤により結合することが想定され得る。圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６は、接着剤により、又は、溶接により、固着される。
【００３９】
以下において、種々の実施例に共通する要素は、同一の参照番号により識別される。
【００４０】
図４〜図７は、特に図５において理解され得る如く、圧力側フィン３４が吸引側フィン３６よりも長寸であるというブレード１６の第２実施例を示している。
【００４１】
更に、図４〜図７の実施例において、圧力側タブ４４は吸引側タブ４６上へと折り重ねられる。圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６は、接着剤により、又は、溶接により、相互に対して固着される。それらは、ブレード先端２６上で部分的カバー４８を形成する。吸引側タブ４６は、ブレード先端２６に対して接着剤により結合され得る。
【００４２】
圧力側タブ４４はまた、該圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６がブレード先端２６上にて重畳して折り重ねられたときに、圧力側フィン３４の自由縁部４０から開始して吸引側フィン４２の自由縁部４２に向かい進展する切欠き５２も有している。
【００４３】
図４〜図７の実施例において、ブレード本体３０はブレード先端２６にて、該ブレード先端２６が、該ブレード先端２６の部分的カバー４８における円滑な表面であって追加的な厚みを呈さないという表面を呈する如き様式で、圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６を受容するハウジング５４を含んでいる。
【００４４】
図８Ａ及び図８Ｂは、圧力側フィン３４が吸引側フィン３６より長寸であり、圧力側タブ４４は吸引側タブ４６上に折り重ねられるというブレード１６の第３実施例を示している。圧力側タブ４４は、該圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６がブレード先端２６上にて重畳して折り重ねられたときに、圧力側フィン３４の自由縁部４０から開始して吸引側フィン４２の自由縁部４２に向かい進展する切欠き５２を有している。更に、吸引側タブ４６は、圧力側タブ４４及び吸引側タブ４６がブレード先端２６上にて重畳して折り重ねられたときに、吸引側フィン３６の自由縁部４２から開始して圧力側フィン３４の自由縁部４０に向かい進展する突出部５６を有している。
【００４５】
図８Ａ及び図８Ｂのこの実施例において、切欠き５２は湾曲され、すなわち、該切欠き５２は少なくとも一つの曲率半径を有している。該曲率半径は、圧力側フィン３４の自由縁部４０における切欠き５２であって、吸引側フィン３６の自由縁部４２に向かい進展するという切欠き５２に沿って変化し得るか、又は、それは一定であり得る。
【００４６】
更に、ブレード本体３０は、圧力側及び吸引側のタブ４４及び４６が、ブレード先端２６の部分的カバー４８において該ブレード先端２６上に追加的な厚みを形成する如く、圧力側及び吸引側のタブ４４及び４６を受容するハウジングを有さない。
【００４７】
図９は、図８Ａ及び図８Ｂの実施例に類似するブレード１６の実施例であって、切欠き５２が、圧力側フィン３４の自由縁部４０から開始してブレード先端２６の縁部に沿い進行するという第１部分５８と、直線状であり、吸引側フィン３６の自由縁部４２まで延在する第２部分６２とを呈し、第１部分５８及び第２部分６２が、他の部分５８及び６２と比較して小さい曲率半径を呈する第３部分６０により相互に接続され、すなわち、第３部分６０は切欠き５２の他の部分よりも大きく湾曲されている、という点において異なるという実施例を示している。
【００４８】
図１０は、吸引側フィン３６が圧力側フィン３４よりも長寸であるというブレード１６の実施例を示している。
【００４９】
本発明は特定実施例に関して記述されたが、各請求項により定義された本発明の概略的範囲を越えることなく、それらの実施例に対して種々の改変及び変更が為され得ることは明らかである。故に、上述された種々の実施例の個々の特徴は、付加的実施例において組み合わされ得る。従って、前記説明及び図面は、限定的ではなく例示的な意味で考慮されるべきである。
【００５０】
特に、曲率半径を有する部分を呈する切欠き５２は、圧力側及び吸引側のタブを受容するハウジングと組み合わされ得る。受容ハウジングは、２つのタブの一方のみを受容してもよい。前記受容ハウジングは、該受容ハウジングの一つの部分内に両方のタブを受容する一方、例えば、更に短寸のフィンのタブが突出部を呈さないとき、該受容ハウジングの他の部分内には一つのみのタブを受容し得る。
【図１】
2018532937.tif 000003
【図２】
2018532937.tif 000004
【図３】
2018532937.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018532937.tif 000007
【図６】
2018532937.tif 000008
【図７】
2018532937.tif 000009
【図８Ａ】
2018532937.tif 000010
【図８Ｂ】
2018532937.tif 000011
【図９】
2018532937.tif 000012
【図１０】
2018532937.tif 000013
【国際調査報告】
2018532937.tif 000014
2018532937.tif 000015
2018532937.tif 000016
2018532937.tif 000017
2018532937.tif 000018
2018532937.tif 000019