(57)【要約】【課題】構造支持および流体バイパス流路を提供するダクト付カウルサポートを提供すること。【解決手段】ダクト付カウルサポート（５４）は環状構造を含み、この環状構造は、環状のタービンエンジンフレーム（４６）に取り付けられるように構成され、環状構造内で一体に形成された１つまたは複数のバイパスダクト（６２）を含む。バイパスダクト（６２）は凸状のふくらみを備えることができ、この凸状のふくらみがタービンエンジンフレーム（４６）に形成された開口（４７）と係合して流路を協同して画定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状構造を備えるダクト付カウルサポート（５４）であって、前記環状構造が、環状のタービンエンジンフレーム（４６）に取り付けられるように構成され、前記環状構造内で一体に形成された１つまたは複数のバイパスダクト（６２）を含む、ダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項２】
前記バイパスダクト（６２）が凸状のふくらみを備え、前記凸状のふくらみがタービンエンジンフレーム（４６）に形成された開口（４７）と係合して流路を協同して画定する、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項３】
周壁（６０）、および環状の後方フランジ（７４）を有する環状の後方スカート（７２）を含む請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項４】
前方フランジ（６６）が、前記周壁（６０）および前記凸状のふくらみの周りに延在する、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項５】
前記カウルサポート（５４）の後方端に配置された環状のＶ溝フランジ（８０）であって、それに形成されたＶ字形溝（８２）を有する前記環状のＶ溝フランジ（８０）を含む請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項６】
前記Ｖ溝フランジ（８０）が前記周壁と一体である、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項７】
環状のファンハブフレーム（４６）、および前記Ｖ字形溝に受け入れられるフランジを有するコアカウルと組み合わさった請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項８】
防火壁を画定するようにファンハブフレーム（４６）と結合した請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項９】
前記構造が金属製である、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項１０】
前記構造が複合材である、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項１１】
前記構造が単一の３６０度の輪として製造される、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【請求項１２】
前記構造が、組み立てると完全に環を形成する２つ以上の弧状のセグメントを含む、請求項１記載のダクト付カウルサポート（５４）。
【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の静止構造体に関し、より詳細には、このようなエンジンのサポートフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なターボファンエンジンは、流れが直列に連通した状態で、ファン、低圧圧縮機または「ブースタ」、高圧圧縮機（ＨＰＣ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）、燃焼器、高圧タービン（ＨＰＴ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｒｂｉｎｅ）、および低圧タービン（ＬＰＴ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｒｂｉｎｅ）を含み、ＨＰＴがＨＰＣを駆動し、ＬＰＴがファンとブースタの両方を駆動する。
【０００３】
ガスタービンエンジンの回転構成部品は、１つまたは複数の構造フレームに取り付けられた軸受によって支持される。フレームは典型的には、半径方向に延在するエーロフォイル形状のストラットの列によって外側ケーシングに接続された内側ハブの形態を採る。典型的なターボファンエンジンは、ファンの直後にファンハブフレーム（ＦＨＦ：ｆａｎ  ｈｕｂ  ｆｒａｍｅ）を有する。
【０００４】
従来のターボファンエンジンは、ブースタ圧縮機のストールマージンを制御するために、しばしば可変抽気弁（ＶＢＶ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｂｌｅｅｄ  ｖａｌｖｅ）システムを組み込む。ＶＢＶシステムは、ファンハブフレーム内に取り付けられた１つまたは複数の抽気弁を含む。アイドルなどのエンジンの低出力運転中、弁は圧縮空気の一部を抽気するために開いている。巡航または離陸時などのエンジンの高出力運転では、抽気弁はもはや抽気の必要がないので閉じている。弁が開いているとき、空気はブースタ流路からファンハブフレームを通ってバイパスダクトに入る。
【０００５】
従来技術のターボファンエンジンでは、ファンハブフレームの区域には、ファンハブフレーム自体に加え、バイパス流を導く別々になったＶＢＶダクト、ファンハブフレームを保護する耐火性のファイヤブランケット、およびカウルサポートなどの多くの構成部品が取り付けられて含まれる。これらの構造体は有効ではあるが、エンジンの重量、複雑さ、コストを増大させる。
【０００６】
したがって、構造支持および流体バイパス流路を提供するダクト付カウルサポートの必要性が依然としてある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で説明する技術は環状構造を含むダクト付カウルサポートを提供するが、この環状構造は、環状のタービンエンジンフレームに取り付けられるように構成され、環状構造内で一体に形成された１つまたは複数のバイパスダクトを含む。
【０００８】
本発明は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の態様によって構成されたカウルサポートを組み込んだガスタービンエンジンの概略部分断面図である。
【図２】ファンハブフレームに取り付けられた図１のカウルサポートの一実施形態の概略斜視図である。
【図３】図１のカウルサポートの別の実施形態の概略斜視図である。
【図４】図３のカウルサポートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
様々な図全体を通して同一の参照番号が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、長手方向の軸方向中心線軸１２を有する例示的なガスタービンエンジン１０の概略部分断面を示す。
【００１１】
本明細書で使用するとき、用語「軸方向」または「長手方向」は、上記の中心線軸１２に平行な方向を指し、一方、「半径方向」は、軸方向に垂直な方向を指し、さらに「接線方向」または「周方向」は、軸方向および半径方向に互いに垂直な方向を指すことに留意されたい。本明細書で使用するとき、用語「前方」または「前部」は、構成部品の中、またはその周りを通る空気流の相対的に上流にある位置を指し、用語「後方」または「後部」は、構成部品の中、またはその周りを通る空気流の相対的に下流にある位置を指す。この流れの方向は図１において矢印２６で示されている。これらの方向に関する用語は、本明細書では単に説明の便宜上用いられているが、それによって説明される構造体の特定の向きを要求するものではない。
【００１２】
エンジン１０は、流れが直列に連通した状態で、ファン１４、低圧圧縮機または「ブースタ」１６、高圧圧縮機１８、燃焼器２０、高圧タービン２２、および低圧タービン２４を含み、これらすべては中心線軸１２の周りに同軸に配置される。ＨＰＣ１８、燃焼器２０、およびＨＰＴ２２をまとめて「ガス発生器」または「コア」と呼ぶ。ファン１４、ブースタ１６、および低圧タービン２４をまとめて「低圧システム」と呼ぶ。高圧タービン２２は通常、高圧圧縮機１８を駆動し、低圧タービン２４は通常、ファン１４およびブースタ１６の両方を駆動する。
【００１３】
コアシステムおよび低圧システムはともに、ファン流またはバイパス流と同様に主流またはコア流を発生するために公知の仕方で動作することができる。図示のエンジン１０は高バイパスターボファンエンジンであるが、本明細書で説明する原理は、定置型を含む他のタイプのタービンエンジンに同様に適用可能である。
【００１４】
ファン１４は外気２６を受け入れて、最初に加圧して加圧ファン空気２８を形成する。ファン１４は、環状のファンバイパスダクト３０の上流に配置され、ファン空気２８の外側部分はこのダクト３０を通って流れ、ファン空気２８の内側部分はブースタ１６内に流れる。バイパスダクト３０は、半径方向に間隔を置いて配置された外側環状壁３０ａと内側環状壁３０ｂを含む。内側壁３０ｂは、コアを囲むコアカウル３１によって画定される。
【００１５】
ブースタ１６に流入したファン空気はそこでさらに圧縮されて圧縮機空気３２を形成し、それは、ブースタ１６からさらに流れて、ブースタ１６の下流で高圧圧縮機１８の上流に配置された環状の圧縮機コアダクト３４を通る。コアダクト３４は、半径方向外側の環状壁３４ａおよび半径方向内側の環状壁３４ｂを含む。
【００１６】
圧縮機空気３２は、高圧圧縮機１８でさらに圧縮され、次いで、燃焼器２０へ流れ、そこで、通常は燃料と混合され、さらに点火されて燃焼ガス３６を発生する。この燃焼ガス３６は高圧タービン２２および低圧タービン２４を通って流れて、それらからエネルギーが取り出される。高圧タービン２２は、燃焼器２０の下流に直に配置される。
【００１７】
低圧タービン２４は、高圧タービン２２の下流に直に配置され、かつ、圧縮機１６および１８のすぐ下流に配置され、さらに、冷却空気が供給される受動的翼チップクリアランス制御システム４０を含む場合がある。クリアランス制御システム４０自体は公知のタイプのものであり、翼チップを囲む従来のシュラウドへのインピンジメント冷却空気用に、低圧タービン２４を囲む１つまたは複数の環状の管４０ａを含んで、エンジン１０の作動中、翼チップとシュラウドとの間のクリアランスを制御する。システム４０は、ブースタ流路と連通する供給管４２を通じて冷却空気を受け取る。より詳細には、コアダクト３４は、ブースタ１６と高圧圧縮機１８との間に配置された複数の可変抽気弁４４を、その外側壁３４ａに含む。アクチュエータなどの手段（図示せず）が、抽気弁４４の開閉位置を選択的に決めるために設けられる。
【００１８】
図２〜４を参照すると、エンジン１０は、ブースタ１６と高圧圧縮機１８との間に軸方向に配置された環状のファンハブフレーム４６を含む。それは、前方面４８および後方面５０を有する環状構造であり、また、そこからファンストラット５２の環状列が半径方向外向きに、バイパスダクト３０の外側壁３０ａへ延在する。
【００１９】
カウルサポート５４は、ファンハブフレーム４６の後方端に取り付けられる。カウルサポート５４は、組み立てると、完全に環状構造となる。それは、図２に示すように、単一の３６０度の輪として製造されるか、または、図３に示すように、完全な環を形成するように組み立てられる２つ以上の弧状のセグメントを含む。カウルサポート５４は、ファンハブフレーム４６の後方面５０に当接する前方端５６、および後方端５８を有する。カウルサポート５４の構造は、概ね円筒形または円錐台形の周壁６０を含み、カウルサポート５４の全体径に対しては比較的薄い。周壁６０は、それに形成されて一体または単一となるバイパスダクト６２の環状列を組み込む。概して、各バイパスダクト６２は凸状のふくらみ（後方から前方を見て）を画定し、ファンハブフレーム４６に当接して配置されると、空気流れ通路を形成する。（ファンハブフレーム４６は、その周囲に形成された複数の開口４７を含む。各開口４７は、バイパスダクト６２の開口と係合する）。バイパスダクト６２は、単純な曲線状（すなわち、管状部分）、または複合曲線状（すなわち、球状部分）とすることができる。１つまたは複数のバイパスダクト６２は、図１に示す供給管４２に結合する一体のクリアランスコントロール分岐ダクト６４を含むことができる。
【００２０】
概ね半径方向を向いている前方フランジ６６は、カウルサポート５４の前方端５６に配置される。その経路はバイパスダクト６２間の区間にわたっており、各バイパスダクト６２の内側縁６８をたどる。前方フランジ６６は、リベット、ねじ、またはボルトなどの締結具７０を受け入れることができる、離間した複数のフランジ穴を含んで、カウルサポート５４をファンハブフレーム４６に固定する。
【００２１】
環状で、概ね円錐台形の後方スカート７２は、カウルサポート５４の後方端５８の近くで、周壁６０から半径方向外向きに延在する。概ね軸方向を向く環状の後方フランジ７４は、後方スカート７２の遠位端に配置され、リベット、ねじ、またはボルトなどの締結具７８を受け入れることができる、離間した複数のフランジ穴を含む。
【００２２】
カウルサポート５４は、剛性のある耐火性の適切な材料から構成することができる。適切な材料の非限定的な例としては、合金、または中に炭素繊維を埋め込んだエポキシマトリックスなどの複合材料が含まれる。カウルサポート５４は、ビレットから鋳造、鍛造、成型、機械加工によって作ることができ、または、個々の構成部品を、例えば、溶接またはろう付けによって接合して作ることができる。ファンハブフレーム４６およびカウルサポート５４はまとめて防火壁を画定する。すなわち、それらの材料および構成は、関連するエンジニアリング基準または規制基準に従って、火炎の侵入を防ぐように選択される。
【００２３】
環状のＶ溝フランジ８０はカウルサポート５４の後方端５８に配置される。その名称が意味するように、Ｖ溝フランジ８０は概ねＶ字形の半径方向外向きの溝８２を含む。Ｖ溝フランジ８０は、摩耗したときに容易に交換できるように、リベット、ねじ、またはボルトなどの締結具８４で周壁６０に取り付けられる。Ｖ溝フランジ８０は、金属または上記のような複合材料から構成することができる。あるいは、Ｖ溝フランジ８０は、カウルサポート５４の残りの部品との一体または単一構成とすることができる。
【００２４】
上記のコアカウル３１は、その前方端に下向きのフランジ８６、または他の適切な接続構造体を有する。フランジ８６は、Ｖ字形溝８２に受け入れられて、コアカウル３１とカウルサポート５４との間を機械的に接続する。
【００２５】
抽気をコアダクト３４からバイパスダクト３０に吐出するために、周方向に間隔を置いて配置された複数の抽気口８８が設けられる。軸方向に間隔を置いて配置され、下流方向を向く複数のルーバ９０を、抽気口８８のそれぞれは含んで、抽気をバイパス弁４４からバイパスダクト３０内へ鋭角で下流に注入して、ファン空気２８との混合損失を低減する。各抽気口８８の前方端は、ファンストラット５２の環状溝９２に受け入れられ、各抽気口８８の後方端は、締結具７８によってカウルサポート５４の後方フランジ７４に結合される。
【００２６】
カウルサポート５４は一体、単一またはモノリシックの構造体であり、従来技術のＶＢＶ抽気ダクトとカウルサポートにとって代わるものである。これはコアカウル３１を構造的に支持する。これによって、ブースタ流路からバイパスダクト３０は流体的に接続され、クリアランス制御用の抽気点が設けられ、さらにエンジン１０の防火壁が形成される。
【００２７】
カウルサポート５４は、従来技術の設計と比べると、多くの既存の部品の機能を結合する。かなりの重量を低減し、不必要な付属部品（ファイヤブランケットを含む）を除去し、さらにパッケージングおよび組立を簡素化することが期待される。特定の用途によっては、従来技術の構造に比べると、それらを取り替えるとコスト低減となる場合がある。
【００２８】
以上、ガスタービンエンジン用のダクト付カウルサポートについて説明した。本明細書（すべての添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）で開示された特徴のすべて、および／または同様に開示された任意の方法またはプロセスのステップのすべては、こうした特徴および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わせることができる。
【００２９】
本明細書（すべての添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）で開示された各特徴は、別途明記されなければ、同じ、等価の、または同様の目的を提供する代替の特徴で置き換えることができる。したがって、別途明記されなければ、開示された各特徴は、一般的な一連の等価または同様の特徴の一例に過ぎない。
【００３０】
本発明は、上述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（すべての添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）で開示された特徴のうちの任意の新規の特徴、または任意の新規の組合せ、あるいは、同様に開示された任意の方法またはプロセスのステップのうちの任意の新規のステップ、または任意の新規の組合せに及ぶ。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ガスタービンエンジン
１２  中心線軸
１４  ファン
１６  低圧圧縮機、ブースタ
１８  高圧圧縮機
２０  燃焼器
２２  高圧タービン
２４  低圧タービン
２６  空気流の方向、外気
２８  ファン空気
３０  バイパスダクト
３０ａ  バイパスダクトの外側壁
３０ｂ  バイパスダクトの内側壁
３１  コアカウル
３２  圧縮機空気
３４  圧縮機コアダクト
３４ａ  半径方向外側の環状壁
３４ｂ  半径方向内側の環状壁
３６  燃焼ガス
４０  翼チップクリアランス制御システム
４０ａ  クリアランス制御システムの環状の管
４２  供給管
４４  抽気弁、バイパス弁
４６  ファンハブフレーム
４７  開口
４８  前方面
５０  後方面
５２  ファンストラット
５４  カウルサポート
５６  前方端
５８  後方端
６０  周壁
６２  バイパスダクト
６４  クリアランスコントロール分岐ダクト
６６  前方フランジ
６８  内側縁
７０  締結具
７２  後方スカート
７４  後方フランジ
７６  後方スカートの遠位端
７８  締結具
８０  Ｖ溝フランジ
８２  溝
８４  締結具
８６  フランジ
８８  抽気口
９０  ルーバ
９２  環状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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