(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機ブレード及びスプリッタブレード翼形部を含むロータブレード列を有する。【解決手段】軸流圧縮機のロータ３８は、中心軸線の周りで回転するように取り付けられ、その外周が流路面を定めるディスク４０と、流路面から半径方向外方に延びる翼形部形状の軸流圧縮機ブレード５２のアレイである。圧縮機ブレードは根元５４、先端５６、前縁６２、及び後縁６４を有し、翼弦寸法を有し、円周方向間隔で離間され、翼弦寸法の円周方向間隔に対する比がブレード剛率パラメータを定める。軸流圧縮機ブレードのアレイと交互に並ぶ翼形部形状のスプリッタブレード１５２アレイは、根元１５４、先端１５６、前縁１６２、及び後縁１６４を有する。スプリッタブレードの根元における翼弦寸法及びスプリッタブレードの翼長寸法のうちの少なくとも一方は、圧縮機ブレードの対応する寸法を下回る。【選択図】図２
2016138549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（３８）を含む圧縮機装置（１６）であって、
前記ロータが、
中心軸線（１１）の周りで回転するように取り付けられ、その外周が流路面（５０）を定めるディスク（４０）と、
前記流路面から半径方向外方に延びる翼形部形状の軸流圧縮機ブレード（５２）のアレイであって、前記圧縮機ブレードが各々、根元（５４）、先端（５６）、前縁（６２）、及び後縁（６４）を有し、前記圧縮機ブレードは、翼弦寸法を有し、円周方向間隔で離間され、前記翼弦寸法の前記円周方向間隔に対する比がブレード剛率パラメータを定める、軸流圧縮機ブレードのアレイと、
前記圧縮機ブレードと交互に並ぶ翼形部形状のスプリッタブレード（１５２）のアレイであって、前記スプリッタブレードが各々、根元（１５４）、先端（１５６）、前縁（１６２）、及び後縁（１６４）を有する、スプリッタブレードのアレイと、
を含み、前記スプリッタブレードの前記根元における翼弦寸法及び前記スプリッタブレードの翼長寸法のうちの少なくとも一方が、前記圧縮機ブレードの対応する寸法を下回る、圧縮機装置。
【請求項２】
前記剛率パラメータが、正常動作条件下のハブ流分離をもたらすように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記流路面が回転体でない、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記流路面が、隣接する圧縮機ブレード間に凹スカロップを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スカロップが、前記圧縮機ブレードの前記根元に隣接して最小半径方向深さを有し、隣接する圧縮機ブレードのほぼ中間の位置にて最大半径方向深さを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
各スプリッタブレードが、２つの隣接する圧縮機ブレードのほぼ中間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記スプリッタブレードが、前記ディスクに対して、該スプリッタブレードの後縁が前記圧縮機ブレードの後縁とほぼ同じ軸方向位置になるように位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記スプリッタブレードの前記翼長寸法が、前記圧縮機ブレードの前記翼長寸法の５０％又はそれを下回る、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記スプリッタブレードの前記翼長寸法が、前記圧縮機ブレードの前記翼長寸法の３０％又はそれを下回る、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記スプリッタブレードの前記根元における前記翼弦寸法が、前記圧縮機ブレードの前記根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記スプリッタブレードの前記根元における前記翼弦寸法が、前記圧縮機ブレードの前記根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
複数の軸流段を含む圧縮機（１６）であって、少なくとも選択された１つの段が、
中心軸線（１１）の周りで回転するように取り付けられ、その外周が流路面（５０）を定めるディスク（４０）と、
前記流路面から半径方向外方に延びる翼形部形状の軸流圧縮機ブレード（５２）のアレイであって、前記圧縮機ブレードが各々、根元（５４）、先端（５６）、前縁（６２）、及び後縁（６４）を有し、前記圧縮機ブレードは、翼弦寸法を有し、円周方向間隔で離間され、前記翼弦寸法の前記円周方向間隔に対する比がブレード剛率パラメータを定める、軸流圧縮機ブレードのアレイと、
前記圧縮機ブレードと交互に並ぶ翼形部形状のスプリッタブレード（１５２）のアレイであって、前記スプリッタブレードが各々、根元（１５４）、先端（１５６）、前縁（１６２）、及び後縁（１６４）を有する、スプリッタブレードのアレイと、
を含み、前記スプリッタブレードの前記根元における翼弦寸法及び前記スプリッタブレードの翼長寸法のうちの少なくとも一方が、前記圧縮機ブレードの対応する寸法を下回る、圧縮機。
【請求項１３】
前記剛率パラメータが、正常動作条件下のハブ流分離をもたらすように選択される、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１４】
前記流路面が回転体でない、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記流路面が、隣接する圧縮機ブレード間に凹スカロップを含む、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１６】
前記スプリッタブレードの前記翼長寸法が、前記圧縮機ブレードの前記翼長寸法の５０％又はそれを下回る、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１７】
前記スプリッタブレードの前記翼長寸法が、前記圧縮機ブレードの前記翼長寸法の３０％又はそれを下回る、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１８】
前記スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法が、前記圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る、請求項１７に記載の圧縮機。
【請求項１９】
前記スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法が、前記圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項２０】
前記選択された段が、前記圧縮機の最後方ロータである、請求項１２に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にターボ機械圧縮機に関し、より具体的には、かかる圧縮機のロータブレード段に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、直列に流れ連通した状態で、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含む。タービンは、圧縮機に機械的に結合し、これら３つの構成要素がターボ機械コアを定める。コアは、既知の方式で動作可能であり、高温加圧燃焼ガス流を発生させて、エンジンを動作させ、並びに、推進推力を提供するといった有用な仕事又は機械的仕事を行う。１つの一般的な形式の圧縮機は、複数のロータ段を備えた軸流圧縮機であり、ロータ段の各々は圧縮機ブレードと呼ばれる軸流翼形部を備えたディスクを有する。
【０００３】
熱力学的サイクル効率に関する理由で、最高可能圧力比（すなわち、入口圧力の出口圧力に対する比）を有する圧縮機を組み込むことが一般に望ましい。最小数の圧縮機段を含むこともまた望ましい。しかしながら、最大圧力比と所定の圧縮機段を通ることが可能な質量流量に対する相互に関連のある空気力学的限界がよく知られている。
【０００４】
所定のロータブレード列で使用される圧縮機翼形部の総数を最小にすることにより、重量を削減し、ロータ性能を改善し、製造を簡単にすることが知られている。しかしながら、翼形部ブレードの数が少なくなると、それに付随するハブ剛率の低下により、ロータ翼形部のハブ領域における空気流の翼形部表面からの望ましくない分離を生じさせる傾向がある。
【０００５】
非軸対称の「スカロップ」表面プロファイルを有するディスクを構成して、ディスクの機械的応力を小さくすることもまた知られている。この特徴部の空気力学的な悪影響は、流れ領域を通るロータブレード列を増やすこと、及び、空気流分離を促進する空気力学的負荷レベルを増大させることである。
【０００６】
従って、十分な失速範囲で、空気力学的性能と構造的性能との許容可能なバランスで動作可能な圧縮機ロータに対する要求が依然としてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８５２９２１０号明細書
【発明の概要】
【０００８】
この要求は、圧縮機ブレード及びスプリッタブレード翼形部を含むロータブレード列を有する軸流圧縮機を提供する本発明によって対処される。
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、圧縮機装置はロータを含み、該ロータは、中心軸線の周りで回転するように取り付けられ、その外周が流路面を定めるディスクと、流路面から半径方向外方に延びる翼形部形状の軸流圧縮機ブレードのアレイであって、圧縮機ブレードが各々、根元、先端、前縁、及び後縁を有し、圧縮機ブレードは、翼弦寸法を有し、円周方向間隔で離間され、翼弦寸法の円周方向間隔に対する比がブレード剛率パラメータを定める、軸流圧縮機ブレードのアレイと、圧縮機ブレードと交互に並ぶ翼形部形状のスプリッタブレードのアレイであって、スプリッタブレードが各々、根元、先端、前縁、及び後縁を有する、スプリッタブレードのアレイと、を含み、スプリッタブレードの根元における翼弦寸法及びスプリッタブレードの翼長寸法のうちの少なくとも一方は、圧縮機ブレードの対応する寸法を下回る。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、剛率パラメータは、正常動作条件下のハブ流分離をもたらすように選択される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、流路面は回転体でない。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、流路面は、隣接する圧縮機ブレード間に凹スカロップを含む。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、スカロップは、圧縮機ブレードの根元に隣接して最小半径方向深さを有し、隣接する圧縮機ブレードのほぼ中間の位置にて最大半径方向深さを有する。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、各スプリッタブレードは、２つの隣接する圧縮機ブレードのほぼ中間に配置される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードは、ディスクに対して、スプリッタブレードの後縁が圧縮機ブレードの後縁とほぼ同じ軸方向位置になるように位置決めされる。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードの前記翼長寸法は、圧縮機ブレードの翼長寸法の５０％又はそれを下回る。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードの前記翼長寸法は、圧縮機ブレードの翼長寸法の３０％又はそれを下回る。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法は、圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法は、圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、圧縮機は、複数の軸流段を含み、少なくとも選択された１つの段は、中心軸線の周りで回転するように取り付けられ、その外周が流路面を定めるディスクと、流路面から半径方向外方に延びる翼形部形状の軸流圧縮機ブレードのアレイであって、圧縮機ブレードが各々、根元、先端、前縁、及び後縁を有し、圧縮機ブレードは、翼弦寸法を有し、円周方向間隔で離間され、前記翼弦寸法の前記円周方向間隔に対する比がブレード剛率パラメータを定める、軸流圧縮機ブレードのアレイと、圧縮機ブレードと交互に並ぶ翼形部形状のスプリッタブレードのアレイであって、スプリッタブレードが各々、根元、先端、前縁、及び後縁を有する、スプリッタブレードのアレイと、を含み、スプリッタブレードの根元における翼弦寸法及びスプリッタブレードの翼長寸法のうちの少なくとも一方は、圧縮機ブレードの対応する寸法を下回る。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、剛率パラメータは、正常動作条件下のハブ流分離をもたらすように選択される。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、流路面は回転体でない。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、流路面は、隣接する圧縮機ブレード間に凹スカロップを含む。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードの翼長寸法は、圧縮機ブレードの前記翼長寸法の５０％又はそれを下回る。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードの前記翼長寸法は、圧縮機ブレードの翼長寸法の３０％又はそれを下回る。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法は、圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、スプリッタブレードのその根元における前記翼弦寸法は、圧縮機ブレードのその根元における前記翼弦寸法の５０％又はそれを下回る。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、選択された段は、圧縮機の最後方ロータである。
【００２９】
本発明は、添付の図面との組合せで解釈される以下の説明を参照して最も良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の態様により構築された圧縮機ロータ装置を組み込んだガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】圧縮機装置のロータの一部の斜視図。
【図３】圧縮機装置のロータの一部の平面図。
【図４】圧縮機装置のロータの一部の後方立面図。
【図５】図４の線５−５に沿った側面図。
【図６】図４の線６−６に沿った側面図。
【図７】代替的な圧縮機装置のロータの一部の斜視図。
【図８】代替的な圧縮機装置のロータの一部の平面図。
【図９】代替的な圧縮機装置のロータの一部の後方立面図。
【図１０】図９の線１０−１０沿った側面図。
【図１１】図９の線１１−１１に沿った側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
種々の図を通じて同一の参照符号が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、全般的に１０で示されるガスタービンエンジンを示す。エンジン１０は、長手方向中心軸線１１を有し、軸流シーケンスにおいて、ファン１２、低圧圧縮機又は「ブースタ」１４、高圧圧縮機（「ＨＰＣ」）１６、燃焼器１８、高圧タービン（「ＨＰＴ」）２０、及び低圧タービン（「ＬＰＴ」）２２を含む。ＨＰＣ１６、燃焼器１８、及びＨＰＴ２０は集合的にエンジン１０のコア２４を定める。ＨＰＴ２０及びＨＰＣ１６は、外側シャフト２６によって相互接続される。ファン１２、ブースタ１４、及びＬＰＴ２２は集合的にエンジン１０の低圧システムを定める。ファン１２、ブースタ１４、及びＬＰＴ２２は、内側シャフト２８によって相互接続される。
【００３２】
動作中、ＨＰＣ１６からの加圧空気は、燃焼器１８内で燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガスを発生させる。これらのガスからＨＰＴ２０によって一部の仕事が抽出され、これが外側シャフト２６を介して圧縮機１６を駆動する。燃焼ガスの残りは、コア２４からＬＰＴ２２へと排出される。ＬＰＴ２２は、燃焼ガスから仕事を抽出し、内側シャフト２８を通じてファン１２及びブースタ１４を駆動する。ファン１２が動作して、加圧されたファン空気流を発生させる。ファン流の第１の部分（「コア流」）は、ブースタ１４及びコア２４に入り、ファン流の第２の部分（「バイパス流」）は、コア２４を囲むバイパスダクト３０を通じて排出される。図示した例は高バイパス・ターボファンエンジンであるが、本発明の原理は、低バイパス・ターボファン、ターボジェット、及びターボシャフトなど、他の型式のエンジンにも同様に適用可能である。
【００３３】
本明細書で使用される用語「軸方向」及び「長手方向」は、両方とも、中心軸線１１に平行な方向を意味し、他方、「半径方向」は、軸方向に対して垂直な方向を意味し、「接線方向」又は「円周方向」は、軸方向及び半径方向に対して相互に垂直な方向を意味する。本明細書で使用される用語「前方」又は「前」は、構成要素を通って又はその周りを通る空気流において相対的に上流の位置を意味し、用語「後方」又は「後」は、構成要素を通って又はその周りを通る空気流において相対的に下流の位置を意味する。この流れの方向は、図１において矢印「Ｆ」で示される。これらの方向に関する用語は、単に説明の便宜上用いられるものであり、それによって説明される構造の特定の配向を要求するものではない。
【００３４】
ＨＰＣ１６は、軸方向流体流、すなわち中心軸線１１に対して概ね平行に流れる流体に関して構成される。これは、遠心圧縮機又は混流圧縮機とは対照的である。ＨＰＣ１６は、多数の段を含み、その各々が、回転ディスク３４に（一般的に）取り付けられた翼形部又はブレード３２の列と静止翼形部又はベーン３６の列とを備えたロータを含む。ベーン３６は、上流のブレード３２の列から流出した空気流が下流のブレード３２の列に流入する前に、この空気流の向きを変える役割を果たす。
【００３５】
図２〜図６は、本発明の第１の例示的な実施形態により構築された、ＨＰＣ１６に包含するのに適したロータ３８の一部を示す。一例として、ロータ３８は、ＨＰＣ１６の後ろ半分の段の１つ又はそれ以上、特に、最後の又は最後方の段に組み入れることができる。
【００３６】
ロータ３８は、ウェブ４２及びリム４４を有するディスク４０を含む。完全なディスク４０は、中心軸線１１の周りで回転するように取り付けられた環状構造であることが理解されるであろう。リム４４は、前端４６及び後端４８を有する。環状流路面５０が、前端４６と後端４８との間に延びる。
【００３７】
圧縮機ブレード５２のアレイが、流路面５０から延びる。各圧縮機ブレードは、流路面５０にある根元５４から先端５６まで延びており、前縁６２及び後縁６４にて凸面の負圧側面６０に接合される凹面の正圧側面５８を含む。図５で最も良く分かるように、各圧縮機ブレード５２は、根元５４から先端５６までの半径方向距離として定義される翼長（又は翼長寸法）「Ｓ１」と、前縁６２と後縁６４とを結ぶ仮想直線の長さとして定義される翼弦（又は翼弦寸法）「Ｃ１」とを有する。圧縮機ブレード５２の特定の設計に応じて、その翼弦Ｃ１は、翼長Ｓ１に沿った異なる位置において異なっていてもよい。本発明の目的に関して、適切な測定値は、根元５４における翼弦Ｃ１である。
【００３８】
図４で分かるように、流路面５０は、回転体ではない。むしろ、流路面５０は、非軸対称表面プロファイルを有する。非軸対称表面プロファイルの一例として、圧縮機ブレード５２の各々の隣接対の間の凹曲線又は「スカロップ」６６で輪郭を描くことができる。比較目的で、図４の点線は、圧縮機ブレード５２の根元５４を通る半径を有する仮想的な円柱面を示す。流路面の湾曲は、その最大半径（又はスカロップ６６の最少半径方向深さ）を圧縮機ブレード根元５４にて有し、その最小半径（又はスカロップ６６の最大半径方向深さ「ｄ」）を隣接する圧縮機ブレード５２間のほぼ中間の位置にて有する。
【００３９】
定常状態又は過渡的な動作中、このスカロップ形構成は、流路面５０に沿ったリム４４上の翼形部ハブ交点における機械的及び熱的フープ応力集中の大きさを低減するのに有効である。これは、ディスク４０の許容できる長い構成要素寿命を達成するという目標に寄与する。流路面５０をスカロップ形にすることの空気力学的な悪影響は、隣接する圧縮機ブレード５２間のロータ通路流れ面積を増大させることである。このロータ通路を通る流れ面積の増大は、空気力学的負荷レベルを高め、これが次に、圧縮機ブレード５２の負圧側面６０上の望ましくない流れ分離を、根元５４付近の内側部分にて、及び後方位置、例えば前縁６２から翼弦距離Ｃ１のおよそ７５％の位置にて引き起こす傾向がある。
【００４０】
スプリッタブレード１５２のアレイが、流路面５０から延びる。圧縮機ブレード５２の各対の間に１つのスプリッタブレード１５２が配置される。円周方向において、スプリッタブレード１５２は、２つの隣接する圧縮機ブレード５２の中間に又は円周方向に偏らせて配置することができ、又はスカロップ６６の最も深い部分ｄと円周方向で位置合わせすることができる。別の言い方をすれば、圧縮機ブレード５２及びスプリッタブレード１５２は、流路面５０の外周の周りで交互に並ぶ。各スプリッタブレード１５２は、流路面５０にある根元１５４から先端１５６まで延び、前縁１６２及び後縁１６４にて凸面の負圧側面１６０に接合される凹面の正圧側面１５８を含む。図６で最も良く分かるように、各スプリッタブレード１５２は、根元１５４から先端１５６までの半径方向距離として定義される翼長（又は翼長寸法）「Ｓ２」と、前縁１６２と後縁１６４とを結ぶ仮想直線の長さとして定義される翼弦（又は翼弦寸法）「Ｃ２」とを有する。スプリッタブレード１５２の特定の設計に応じて、その翼弦Ｃ２は、翼長Ｓ２に沿った異なる位置において異なっていてもよい。本発明の目的に関して、適切な測定値は、根元１５４における翼弦Ｃ２である。
【００４１】
スプリッタブレード１５２は、ロータ３８のハブ剛率を局所的に高め、それにより上述の圧縮機ブレード５２からの流れ分離を防止するように機能する。同様の効果は、単に圧縮機ブレード５２の数を増やし、従ってブレード間の間隔を短くすることによって得ることもできる。しかしながら、これは、空気力学的効率の低下として現れることになる空気力学的表面積摩擦損失の増大、及びロータ重量の増大という望ましくない副次的影響を有する。従って、スプリッタブレード１５２の寸法及びそれらの位置は、流れ分離を防止すると同時にその表面積を最小限にするように選択することができる。スプリッタブレード１５２は、リム４４に対して、その後縁１６４が圧縮機ブレード５２の後縁とほぼ同じ軸方向位置になるように位置決めされる。これは図３で見ることができる。スプリッタブレード１５２の翼長Ｓ２及び／又は翼弦Ｃ２は、対応する圧縮機ブレード５２の翼長Ｓ１及び翼弦Ｃ１を１として何割か小さくすることができる。これらは、「部分翼長（ｐａｒｔ−ｓｐａｎ）」及び／又は「部分翼弦（ｐａｒｔ−ｃｈｏｒｄ）」スプリッタブレードと呼ぶことができる。例えば、翼長Ｓ２は、翼長Ｓ１と等しいか又はそれより短くすることができる。好ましくは摩擦損失を減らすために、翼長Ｓ２は翼長Ｓ１の５０％又はそれを下回る。より好ましくは最小の摩擦損失のために、翼長Ｓ２は翼長Ｓ１の３０％又はそれを下回る。別の例として、翼弦Ｃ２は、翼弦Ｃ１と等しいか又はそれより短くすることができる。好ましくは摩擦損失を減らすために、翼弦Ｃ２は、翼弦Ｃ１の５０％又はそれを下回る。
【００４２】
ディスク４０、圧縮機ブレード５２、及びスプリッタブレード１５２は、動作中に予期される応力及び環境条件に耐えることができる任意の材料から構築することができる。既知の適切な合金の非限定的な例は、鉄、ニッケル、及びチタン合金を含む。図２〜図６において、ディスク４０、圧縮機ブレード５２、及びスプリッタブレード１５２は、一体の、単体の、又はモノリシックな全体として描かれている。このタイプの構造は、「ブレード付きディスク（ｂｌａｄｅｄ  ｄｉｓｋ）」または「ブリスク（ｂｌｉｓｋ）」と呼ぶことができる。本発明の原理は、別個の構成要素から構築されたロータ（図示せず）にも同様に適用することができる。
【００４３】
図７〜図１１は、本発明の第２の例示的な実施形態により構築された、ＨＰＣ１６に包含するのに適したロータ２３８の部分を示す。一例として、ロータ２３８は、ＨＰＣ１６の後ろ半分の段の１つ又はそれ以上、特に最後の又は最後方の段に組み入れることができる。
【００４４】
ロータ２３８は、ウェブ２４２及びリム２４４を有するディスク２４０を含む。完全なディスク２４０は、中心軸線１１の周りで回転するように取り付けられた環状構造であることが理解されるであろう。リム２４４は、前端２４６及び後端２４８を有する。環状流路面２５０が、前端２４６と後端２４８との間に延びる。
【００４５】
圧縮機ブレード２５２のアレイが、流路面２５０から延びる。各圧縮機ブレード２５２は、流路面２５０にある根元２５４から先端２５６まで延びており、前縁２６２及び後縁２６４にて凸面の負圧側面２６０に接合される凹面の正圧側面２５８を含む。図１０で最も良く分かるように、各圧縮機ブレード２５２は、根元２５４から先端２５６までの半径方向距離として定義される翼長（又は翼長寸法）「Ｓ３」と、前縁２６２と後縁２６４とを結ぶ仮想直線の長さとして定義される翼弦（又は翼弦寸法）「Ｃ３」とを有する。圧縮機ブレード２５２の特定の設計に応じて、その翼弦Ｃ３は、翼長Ｓ３に沿った異なる位置において異なっていてもよい。本発明の目的に関して、適切な測定値は、根元２５４における翼弦Ｃ３である。
【００４６】
圧縮機ブレード２５２は、流路面２５０の外周の周りで一様に離間される。隣接する圧縮機ブレード２５２間の平均円周方向間隔「ｓ」（図９参照）は、ｓ＝２πｒ／Ｚで定義され、ここで「ｒ」はディスク４０の指定された半径（例えば根元２５４における）であり、「Ｚ」は圧縮機ブレード２５２の数である。「ブレード剛率」と呼ばれる無次元パラメータはｃ／ｓとして定義され、ここで「ｃ」は上述のブレード翼弦に等しい。図示した例において、圧縮機ブレード２５２は、従来技術において予期される間隔よりも有意に大きい間隔を有するものとすることができ、その結果、ブレード剛率は従来技術で予期されるものよりも有意に小さくなる。
【００４７】
図９で分かるように、流路面２５０は回転体（すなわち軸対称）として描かれている。随意に、流路面２５０は、流路面５０について上述したような非軸対称表面を有することができる。
【００４８】
ブレード剛率の低減は、重量の削減、ロータ性能の改善、及び、所定のロータ段で用いられる圧縮機翼形部の総数を最小化することにより製造が簡単になるという効果を有することになる。ブレード剛率の低減の空気力学的な悪影響は、隣接する圧縮機ブレード２５２間のロータ通路流れ面積を増大させることである。このロータ通路を通る流れ面積の増大は、空気力学的負荷レベルを高め、これが次に、「ハブ流れ分離」とも呼ばれる、圧縮機ブレード２５２の負圧側面２６０上の望ましくない流れ分離を、根元２５４付近の内側部分にて、及び後方位置、例えば前縁２６２から翼弦距離Ｃ３のおよそ７５％の位置にて引き起こす傾向がある。所定のロータ設計に対して、圧縮機ブレードの間隔は、予期される動作条件下のハブ流れ分離をもたらすのに十分な低い剛率を生成するように意図的に選択することができる。
【００４９】
スプリッタブレード３５２のアレイが、流路面２５０から延びる。圧縮機ブレード２５２の各対の間に１つのスプリッタブレード３５２が配置される。円周方向において、スプリッタブレード３５２は、２つの隣接する圧縮機ブレード２５２の中間に又は円周方向に偏らせて配置することができる。別の言い方をすれば、圧縮機ブレード２５２及びスプリッタブレード３５２は、流路面２５０の外周の周りで交互に並ぶ。各スプリッタブレード３５２は、流路面２５０にある根元３５４から先端３５６まで延び、前縁３６２及び後縁３６４にて凸面の負圧側面３６０に接合される凹面の正圧側面３５８を含む。図１１で最も良く分かるように、各スプリッタブレード３５２は、根元３５４から先端３５６までの半径方向距離として定義される翼長（又は翼長寸法）「Ｓ４」と、前縁３６２と後縁３６４とを結ぶ仮想直線の長さとして定義される翼弦（又は翼弦寸法）「Ｃ４」とを有する。スプリッタブレード３５２の特定の設計に応じて、その翼弦Ｃ４は、翼長Ｓ４に沿った異なる位置において異なっていてもよい。本発明の目的に関して、適切な測定値は、根元３５４における翼弦Ｃ４である。
【００５０】
スプリッタブレード３５２は、ロータ２３８のハブ剛率を局所的に高め、それにより上述の圧縮機ブレード２５２からの流れ分離を防止するように機能する。同様の効果は、単に圧縮機ブレード２５２の数を増やし、従ってブレード間の間隔を短くすることによって得ることもできる。しかしながら、これは、空気力学的効率の低下として現れることになる空気力学的表面積摩擦損失の増大、及びロータ重量の増大という望ましくない副次的影響を有する。従って、スプリッタブレード３５２の寸法及びそれらの位置は、流れ分離を防止すると同時にその表面積を最小限にするように選択することができる。スプリッタブレード３５２は、リム２４４に対して、その後縁３６４が圧縮機ブレード２５２の後縁２６４とほぼ同じ軸方向位置になるように位置決めされる。これは図８で見ることができる。スプリッタブレード３５２の翼長Ｓ４及び／又は翼弦Ｃ４は、対応する圧縮機ブレード３５２の翼長Ｓ３及び翼弦Ｃ３を１として何割か小さくすることができる。これらは、「部分翼長」及び／又は「部分翼弦」スプリッタブレードと呼ぶことができる。例えば、翼長Ｓ４は、翼長Ｓ３と等しいか又はそれより短くすることができる。好ましくは摩擦損失を減らすために、翼長Ｓ４は翼長Ｓ１の５０％又はそれを下回る。より好ましくは最小の摩擦損失のために、翼長Ｓ４は翼長Ｓ３の３０％又はそれを下回る。別の例として、翼弦Ｃ４は、翼弦Ｃ３と等しいか又はそれより短くすることができる。好ましくは摩擦損失を減らすために、翼弦Ｃ４は、翼弦Ｃ３の５０％又はそれを下回る。
【００５１】
ディスク２４０、圧縮機ブレード２５２、及びスプリッタブレード３５２は、上述のディスク４０、圧縮機ブレード５２、及びスプリッタブレード１５２と同じ材料及び構造的構成（例えば、モノリシック又は分離可能）を用いる。
【００５２】
本明細書で説明するスプリッタブレードを有するロータ装置は、ロータハブ剛率レベルを局所的に高め、ハブの空気力学的負荷レベルを局所的に低減し、非軸対称輪郭のハブ流路面が存在するとき、又は軸対称流路上の翼形部の数を減らしたロータで、ロータ翼形部ハブが分離しようとする傾向を抑制する。部分翼長及び／又は部分翼弦スプリッタブレードの使用は、ロータの中間又は上部分の剛率を公称値から変更せずに保持し、従って中間及び上部翼形部部分の性能を維持するのに効果的である。
【００５３】
上記で圧縮機ロータ装置を説明した。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）において開示される特徴の全て及び／又は開示される任意の方法又はプロセスのステップの全ては、そうした特徴及び／又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である場合の組合せを除いて、任意の組合せで組み合わせることができる。
【００５４】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）において開示される各特徴は、明示の断りのない限り、同じ、均等な、又は類似の目的で働く代替的な特徴によって置き換えることができる。従って、明示の断りのない限り、開示された各特徴は、均等な又は類似の特徴の包括的な系列のうちの１つの例に過ぎない。
【００５５】
本発明は、上記実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）において開示される特徴の、任意の新規な１つ、又は任意の新規な組合せに、又は開示される任意の方法又はプロセスのステップの、任意の新規な１つ、又は任意の新規な組合せにわたる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｆ  流れ方向
Ｃ１  翼弦
Ｓ１  翼長
ｄ  深さ
Ｓ２  翼長
Ｃ２  翼弦
ｓ  間隔
Ｃ３  翼弦
Ｓ３  翼長
ｒ  半径
Ｃ４  翼弦
Ｓ４  翼長
１０  エンジン
１１  軸線
１２  ファン
１４  ブースタ
１６  高圧圧縮機
１８  燃焼器
２０  高圧タービン
２２  低圧タービン
２４  コア
２６  外側シャフト
２８  内側シャフト
３０  バイパスダクト
３２  ブレード
３４  回転ディスク
３６  ベーン
３８  ロータ
４０  ディスク
４２  ウェブ
４４  リム
４６  前方端
４８  後方端
５０  流路面
５２  圧縮機ブレード
５４  根元
５６  先端
５８  正圧側面
６０  負圧側面
６２  前縁
６４  後縁
６６  スカロップ
１５２  スプリッタブレード
１５４  根元
１５６  先端
１５８  正圧側面
１６０  負圧側面
１６２  前縁
１６４  後縁
２３８  ロータ
２４０  ディスク
２４２  ウェブ
２４４  リム
２４６  前方端
２４８  後方端
２５０  流路面
２５２  圧縮機ブレード
２５４  根元
２５６  先端
２５８  正圧側面
２６０  負圧側面
２６２  前縁
２６４  後縁
３５２  スプリッタブレード
３５４  根元
３５６  先端
３５８  正圧側面
３６０  負圧側面
３６２  前縁
３６４  後縁
【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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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2016138549000001.pdf