(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な失速範囲および空力性能と構造性能との許容可能なバランスを伴って動作可能な圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機装置は、内側流路面４５０と、外側流路面と、内側流路面と外側流路面の間に延びるステータ翼形４５２の配列と、内側流路面および外側流路面のうちの少なくとも一方から延びる翼形形状スプリッタベーン６５２の配列であって、スプリッタベーン６５２が、ステータ翼形４５２と交互する、翼形形状スプリッタベーンの配列とを含み、スプリッタベーン６５２の根元でのスプリッタベーンのコード寸法およびスプリッタベーン６５２のスパン寸法のうちの少なくとも一方は、ステータ翼形４５２の対応する寸法よりも小さい。【選択図】図１３
2017082784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側流路面（４５０）を規定する弧状の内側壁（４４４）と、
外側流路面（４７２）を規定する弧状の外側壁（４７４）と、
前記内側流路面（４５０）と前記外側流路面（４７２）の間に延びる軸流ステータ翼形（４５２）の配列であって、前記ステータ翼形（４５２）は、根元（４５４）、先端（４５６）、前縁（４６２）、および後縁（４６４）をそれぞれ有し、前記ステータ翼形（４５２）は、コード寸法（Ｃ５）を有し、周方向間隔（ｓ）で離間し、前記周方向間隔（ｓ）に対する前記コード寸法（Ｃ５）の比（Ｃ５／ｓ）が、ステータ翼形弦節比パラメータを規定する、軸流ステータ翼形（４５２）の配列と、
前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）のうちの少なくとも一方から延びる翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列であって、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）が、前記ステータ翼形（４５２）と交互し、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、根元（５５４）、先端（５５６）、前縁（５６２）、および後縁（５６４）をそれぞれ有する、翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列と
を備え、
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のコード寸法（Ｃ６）および前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のスパン寸法（Ｓ６）のうちの少なくとも一方は、前記ステータ翼形（４５２）の前記対応する寸法（Ｃ５、Ｓ５）よりも小さい、圧縮機装置（１６）。
【請求項２】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）の両方から延びる、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項３】
前記ステータ翼形弦節比パラメータは、通常動作状態で流れ剥離を生じさせるように選択される、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項４】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のそれぞれは、隣り合う２つのステータ翼形（４５２）の間のほぼ中程に位置する、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項５】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、それらの後縁（５６４）が前記ステータ翼形（４５２）の前記後縁（４６４）とほぼ同じ軸方向位置になるように、前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）に対して配置される、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項６】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記スパン寸法（Ｓ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記スパン寸法（Ｓ５）の５０％以下である、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項７】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記スパン寸法（Ｓ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記スパン寸法（Ｓ５）の３０％以下である、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項８】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記コード寸法（Ｃ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記根元（４５４）での前記ステータ翼形（４５２）の前記コード寸法（Ｃ５）の５０％以下である、請求項８に記載の装置（１６）。
【請求項９】
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記コード寸法（Ｃ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記根元（４５４）での前記ステータ翼形（４５２）の前記コード寸法（Ｃ５）の５０％以下である、請求項１に記載の装置（１６）。
【請求項１０】
ロータ（３８、２３８）であって、
中心軸線（１１）を中心として回転するように取り付けられたディスク（４０、２４０）であって、前記ディスク（４０、２４０）の外側周縁がロータ流路面（５０、２５０）を規定する、ディスク（４０、２４０）と、
前記ロータ流路面（５０、２５０）から径方向外向きに延びる翼形形状軸流圧縮機ブレード（５２、２５２）の配列であって、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）は、根元（５４、２５４）、先端（５６、２５６）、前縁（６２、２６２）、および後縁（６４、２６４）をそれぞれ有し、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）は、コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）を有し、周方向間隔（ｓ）で離間し、前記周方向間隔（ｓ）に対する前記コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）の比（Ｃ１／ｓ、Ｃ３／ｓ）が、ブレード弦節比パラメータを規定する、翼形形状軸流圧縮機ブレード（５２、２５２）の配列と、
前記圧縮機ブレード（５２、２５２）と交互する翼形形状スプリッタブレード（１５２、３５２）の配列であって、前記スプリッタブレード（１５２、３５２）は、根元（１５４、３５４）、先端（１５６、３５６）、前縁（１６２、３６２）、および後縁（１６４、３６４）をそれぞれ有する、翼形形状スプリッタブレード（１５２、３５２）の配列と
を備え、
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記根元（１５４、３５４）での前記スプリッタブレード（１５２、３５２）のコード寸法（Ｃ２、Ｃ４）および前記スプリッタブレード（１５２、３５２）のスパン寸法（Ｓ２、Ｓ４）のうちの少なくとも一方は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記対応する寸法（Ｃ１、Ｓ１、Ｃ３、Ｓ３）よりも小さい、ロータ（３８、２３８）
をさらに備える、請求項１に記載の圧縮機装置（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概してターボ機械の圧縮機に関し、特に、そのような圧縮機のロータ翼形およびステータ翼形に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、流体連通連続状態で、圧縮機、燃焼機、およびタービンを含む。タービンは、圧縮機に機械的に結合され、３つのコンポーネントは、ターボ機械のコアを規定する。コアは、エンジンを動作させるとともに、推進力または機械的仕事を提供するなどの有用な仕事を実施するために、高温加圧燃焼ガス流を発生させるように既知の方法で動作可能である。一般的なタイプの圧縮機は、ロータブレードと称される軸流翼形の列を伴う回転するディスクをそれぞれ含む複数の段を伴う軸流圧縮機である。典型的に、このタイプの圧縮機は、ロータ翼形と交互する、ステータベーンと称される静止翼形も含む。ステータベーンは、典型的に、それらの内側端および外側端で、弧状の端壁構造（例えば、ハブまたはケース）により境界を定められる。
【０００３】
熱力学サイクルの効率の故に、最大限可能な圧力比（すなわち、出口圧力に対する入口圧力の比）を有する圧縮機を搭載することが一般的に望ましい。最小数の圧縮機段を含むことも望ましい。しかし、所与の圧縮機段により可能な最大圧力比と質量流に関連する周知の空力制限がある。
【０００４】
所与のロータ列またはステータ列に使用される圧縮機翼形の総数を最小化することにより、重量を低減し、ロータ性能を向上させ、製造を簡略化することが知られている。しかし、翼形の点数が低減すると、付随して低下する端壁弦節比は、翼形の端壁領域の空気流を翼形面から不必要に剥離させる傾向がある。
【０００５】
このため、十分な失速範囲および空力性能と構造性能との許容可能なバランスを伴って動作可能な圧縮機に対するニーズが依然としてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８５２９２１０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
このニーズは、ステータベーン翼形およびスプリッタ翼形を含むステータベーン列を有する軸流圧縮機により応えられる。
【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り最も良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧縮機装置を搭載するガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】圧縮機装置のロータの一部分の斜視図である。
【図３】圧縮機装置のロータの一部分の上面図である。
【図４】圧縮機装置のロータの一部分の後部立面図である。
【図５】図４の５−５線沿いの側面図である。
【図６】図４の６−６線沿いの側面図である。
【図７】代替的な圧縮機装置のロータの一部分の斜視図である。
【図８】代替的な圧縮機装置のロータの一部分の上面図である。
【図９】代替的な圧縮機装置のロータの一部分の後部立面図である。
【図１０】図９の１０−１０線沿いの側面図である。
【図１１】図９の１１−１１線沿いの側面図である。
【図１２】圧縮機装置のステータの一部分の斜視図である。
【図１３】図１２のステータの別の斜視図である。
【図１４】図１２に示すステータベーンの側面図である。
【図１５】図１２に示すスプリッタベーンの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
各種の図を通じて同一の参照数字が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、概ね１０で指定されるガスタービンエンジンの一部分を例示する。エンジン１０は、長手方向中心軸線１１を有し、軸流の向きに、ファン１２、低圧圧縮機もしくは「昇圧機」１４、および高圧圧縮機（「ＨＰＣ」）１６を含む。
【００１１】
ファン１２および昇圧機１４が内側シャフト１８を介して、図１に例示していない低圧タービン（「ＬＰＴ」）により駆動されることが理解されるであろう。回転するファン１２は、加圧ファン空気流を発生させるように動作し、その一部は、昇圧機１４およびＨＰＣ１６に入り、その一部は、バイパスダクト２０を通じて排出される。回転する昇圧機１４は、流れをＨＰＣ１６に過給する。
【００１２】
ＨＰＣ１６が外側シャフト２２を介して、図１に例示していない高圧タービン（「ＨＰＴ」）により駆動されることがさらに理解されるであろう。回転するＨＰＣは、エンジン１０のコアを通過するコア流を発生させるように動作する。
【００１３】
例示する例が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、およびターボシャフトなどの他のタイプのエンジンに等しく適用可能である。
【００１４】
本明細書で使用するとき、「軸方向」と「長手方向」の両方の用語は、中心軸線１１と平行な方向を意味する一方、「径方向」は、軸方向と垂直な方向を意味し、「接線方向」または「周方向」は、軸線方向および径方向と互いに垂直な方向を意味することが留意される。本明細書で使用するとき、「前部」または「前」との用語は、コンポーネントを通過するかコンポーネントの周りを通る空気流における相対的に上流の位置を意味し、「後」または「後部」との用語は、コンポーネントを通過するかコンポーネントの周りを通る空気流における相対的に下流の位置を意味する。この流れの方向は、図１に矢印「Ｆ」により示される。これらの方向に関する用語は、説明の便宜上使用されるにすぎず、それらにより記述する具体的な向きを構造に要求するものではない。
【００１５】
ＨＰＣ１６は、軸方向流体流、すなわち、中心軸線１１と略平行な流体流のために構成される。このことは、遠心圧縮機または斜流圧縮機とは対照的である。ＨＰＣ１６は、多数の段を含み、それぞれの段は、回転するディスクに取り付けられた翼形列またはブレード列を備えるロータと、静止翼形列またはベーン列とを含む。ベーンは、上流のブレード列から出る空気流の方向を、空気流が下流のブレード列に入る前に転換する役割を果たす。
【００１６】
図２−図６は、本発明の例示的な第１の実施形態により構成され、ＨＰＣ１６に搭載するのに適したロータ３８の一部分を例示する。例として、ロータ３８は、ＨＰＣ１６の後半部の段の１つ以上に、特に最終段または最後段に搭載され得る。
【００１７】
ロータ３８は、ウェブ４２およびリム４４を伴うディスク４０を含む。完全なディスク４０は、中心軸線１１を中心として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および後端４８を有する。環状流路面５０が、前端４６と後端４８の間に延びる。
【００１８】
圧縮機ブレード５２の配列が流路面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、前縁６２および後縁６４で凸状負圧面６０に接合された凹状正圧面５８を含む。図５に最も良く見られるように、各圧縮機ブレード５２は、根元５４から先端５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ１」と、前縁６２と後縁６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ１」とを有する。圧縮機ブレード５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ１は、スパンＳ１に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元５４でのコードＣ１である。
【００１９】
図４に見られるように、流路面５０は回転体ではない。むしろ、流路面５０は非軸対称面プロファイルを有する。非軸対称面プロファイルの例として、それは、隣り合う圧縮機ブレード５２の各対の間で凹状曲線または「スカラップ」６６により縁取られてもよい。比較のために、図４の破線は、圧縮機ブレード５２の根元５４を通る半径を伴う仮想円筒面を例示する。流路面の湾曲は、その最大半径（または、スカラップ６６の最小径方向切込み）を圧縮機ブレードの根元５４に有し、その最小半径（または、スカラップ６６の最大径方向切込み「ｄ」）を隣り合う圧縮機ブレード５２の間のほぼ中程の位置に有することが見て取れる。
【００２０】
定常状態または過渡的動作時に、このスカラップ構成は、流路面５０に沿うリム４４の翼形ハブ交差部での機械的または熱的な円周応力の集中度合を低減させるのに有効である。このことは、ディスク４０の許容可能な長期のコンポーネント寿命を実現するという目的に寄与する。流路面５０をスカラップ形成することの空力的な負の副作用は、隣り合う圧縮機ブレード５２の間のロータ通過流エリアを増加させることである。ロータ通過流エリアのこの増加は、空力負荷レベルを増加させ、その結果として圧縮機ブレード５２の負圧面６０において、根元５４の近くの基端側部分で、および例えば前縁６２からコード距離Ｃ１の約７５％の後位置で望ましくない流れ剥離を生じさせる傾向がある。
【００２１】
スプリッタブレード１５２の配列が流路面５０から延びる。１つのスプリッタブレード１５２が、圧縮機ブレード５２の各対の間に配される。周方向では、スプリッタブレード１５２は、隣り合う２つの圧縮機ブレード５２の間で中間に位置してもよく周方向に偏って位置してもよく、周方向でスカラップ６６の最深部ｄと整列してもよい。つまり、圧縮機ブレード５２およびスプリッタブレード１５２は、流路面５０の周縁に沿って交互する。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に延び、前縁１６２および後縁１６４で凸状負圧面１６０に接合された凹状正圧面１５８を含む。図６に最も良く見られるように、各スプリッタブレード１５２は、根元１５４から先端１５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ２」と、前縁１６２と後縁１６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ２」とを有する。スプリッタブレード１５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ２は、スパンＳ２に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元１５４でのコードＣ２である。
【００２２】
スプリッタブレード１５２は、ロータ３８のハブ弦節比を局所的に増加させるように機能することにより、圧縮機ブレード５２からの上述した流れ剥離を防ぐ。スプリッタブレード１５２の数を単純に増加させ、したがってブレードとブレードの間隔を低減させることによって、同様の効果を得ることができる。しかし、このことは、空力効率の低下として顕在化するであろう空力表面エリアの摩擦損失の増加およびロータ重量の増加という望ましくない副作用を有する。したがって、スプリッタブレード１５２の寸法およびそれらの位置は、それらの表面エリアを最小化しながら流れ剥離を防ぐように選択され得る。スプリッタブレード１５２は、それらの後縁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、リム４４に対して配置される。このことは、図３に見て取れる。スプリッタブレード１５２のスパンＳ２および／またはコードＣ２は、圧縮機ブレード５２の対応するスパンＳ１およびコードＣ１のまとまりよりも小さな部分であってもよい。これらは、「部分スパン」スプリッタブレードおよび／または「部分コード」スプリッタブレードと称され得る。例えば、スパンＳ２はスパンＳ１以下である。摩擦損失を低減させるために好ましくは、スパンＳ２は、スパンＳ１の５０％以下である。最小の摩擦損失のためにより好ましくは、スパンＳ２は、スパンＳ１の３０％以下である。別の例として、コードＣ２は、コードＣ１以下でもよい。最小の摩擦損失のために好ましくは、コードＣ２は、コードＣ１の５０％以下である。
【００２３】
ディスク４０、圧縮機ブレード５２、およびスプリッタブレード１５２は、動作中に予想される応力および環境状態に耐えることができる任意の材料により構成され得る。既知の適した合金の非限定的な例は、鉄合金、ニッケル合金、およびチタン合金を含む。図２−図６では、ディスク４０、圧縮機ブレード５２、およびスプリッタブレード１５２は、一体、単体または一体構造の総体として描写される。このタイプの構造は、「ブレード付きディスク」または「ブリスク」と称され得る。本発明の原理は、別個のコンポーネント（示していない）により構築されたロータに等しく適用可能である。
【００２４】
図７−図１１は、本発明の例示的な第２の実施形態により構成され、ＨＰＣ１６に搭載するのに適したロータ２３８の一部分を例示する。例として、ロータ２３８は、ＨＰＣ１６の後半部の段の１つ以上に、特に最終段または最後段に搭載され得る。
【００２５】
ロータ２３８は、ウェブ２４２およびリム２４４を伴うディスク２４０を含む。完全なディスク２４０は、中心軸線１１を中心として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および後端２４８を有する。環状流路面２５０が、前端２４６と後端２４８の間に延びる。
【００２６】
圧縮機ブレード２５２の配列が流路面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に延び、前縁２６２および後縁２６４で凸状負圧面２６０に接合された凹状正圧面２５８を含む。図１０に最も良く見られるように、各圧縮機ブレード２５２は、根元２５４から先端２５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ３」と、前縁２６２と後縁２６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ３」とを有する。圧縮機ブレード２５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ３は、スパンＳ３に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元２５４でのコードＣ３である。
【００２７】
圧縮機ブレード２５２は、流路面２５０の周縁に沿って一様に離間する。隣り合う圧縮機ブレード２５２の間の周方向平均間隔「ｓ」（図９を参照）が、ｓ＝２πｒ／Ｚとして定義され、ここで、「ｒ」が、圧縮機ブレード２５２の（例えば、根元２５４での）指定半径であり、「Ｚ」が、圧縮機ブレード２５２の数である。「弦節比」と呼ばれる無次元パラメータが、ｃ／ｓとして定義され、ここで、「ｃ」が、上述したようなブレードコードに等しい。例示する例では、圧縮機ブレード２５２は、先行技術で想定されるであろう間隔よりも著しく大きな間隔を有してもよく、先行技術で想定されるであろうよりも著しく小さなブレード弦節比を生じさせる。
【００２８】
図９に見られるように、流路面２５０は、回転体（すなわち軸対称）として描写される。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面プロファイルを有してもよい。
【００２９】
ブレード弦節比の低下は、所与のロータ段で使用される圧縮機翼形の総数を最小化することにより、重量の低減、ロータ性能の向上、および製造の簡略化という効果を有することになる。ブレード弦節比の低下の空力的な負の副作用は、隣り合う圧縮機ブレード２５２の間のロータ通過流エリアを増加させることである。ロータ通過流エリアのこの増加は、空力負荷レベルを増加させ、その結果として圧縮機ブレード２５２の負圧面２６０において、根元２５４の近くの基端側部分で、および例えば前縁２６２からコード距離Ｃ３の約７５％の後位置で、「ハブ流剥離」とも称される望ましくない流れ剥離を生じさせる傾向がある。任意の所与のロータ設計のために、圧縮機ブレード間隔は、想定される動作状態でハブ流剥離を生じさせるのに十分小さな弦節比を作り出すように意図的に選択され得る。
【００３０】
スプリッタブレード３５２の配列が流路面２５０から延びる。１つのスプリッタブレード３５２が、圧縮機ブレード２５２の各対の間に配される。周方向では、スプリッタブレード３５２は、隣り合う２つの圧縮機ブレード２５２の間で中間に位置してもよく周方向に偏って位置してもよい。つまり、圧縮機ブレード２５２およびスプリッタブレード３５２は、流路面２５０の周縁に沿って交互する。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に延び、前縁３６２および後縁３６４で凸状負圧面３６０に接合された凹状正圧面３５８を含む。図１１に最も良く見られるように、各スプリッタブレード３５２は、根元３５４から先端３５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ４」と、前縁３６２と後縁３６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ４」とを有する。スプリッタブレード３５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ４は、スパンＳ４に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元３５４でのコードＣ４である。
【００３１】
スプリッタブレード３５２は、ロータ２３８のハブ弦節比を局所的に増加させるように機能することにより、圧縮機ブレード２５２からの上述した流れ剥離を防ぐ。圧縮機ブレード２５２の数を単純に増加させ、したがってブレードとブレードの間隔を低減させることによって、同様の効果を得ることができる。しかし、このことは、空力効率の低下として顕在化するであろう空力表面エリアの摩擦損失の増加およびロータ重量の増加という望ましくない副作用を有する。したがって、スプリッタブレード３５２の寸法およびそれらの位置は、それらの表面エリアを最小化しながら流れ剥離を防ぐように選択され得る。スプリッタブレード３５２は、それらの後縁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、リム２４４に対して配置される。このことは、図８に見て取れる。スプリッタブレード３５２のスパンＳ４および／またはコードＣ４は、圧縮機ブレード２５２の対応するスパンＳ３およびコードＣ３のまとまりよりも小さな部分であってもよい。これらは、「部分スパン」スプリッタブレードおよび／または「部分コード」スプリッタブレードと称され得る。例えば、スパンＳ４は、スパンＳ３以下でもよい。摩擦損失を低減させるために好ましくは、スパンＳ４は、スパンＳ３の５０％以下である。最小の摩擦損失のためにより好ましくは、スパンＳ４は、スパンＳ３の３０％以下である。別の例として、コードＣ４は、コードＣ３以下でもよい。最小の摩擦損失のために好ましくは、コードＣ４は、コードＣ３の５０％以下である。
【００３２】
ディスク２４０、圧縮機ブレード２５２、およびスプリッタブレード３５２は、上述したディスク４０、圧縮機ブレード５２、およびスプリッタブレード１５２と同じ材料および同じ構造構成（例えば一体構造または分離可能な）を使用する。
【００３３】
図１に示すエンジン１０の幾つかの部分は、本明細書で静止空気流方向転換要素として定義されるステータ構造を搭載する。例えば、バイパスダクト２０は、基端側端および翼端側端でコアカウル４０２およびファンカウル４０４によりそれぞれ境界を定められた空気流形状のファン出口ガイドベーン（「ＯＧＶ」）４００の配列を含む。昇圧機１４は、基端側端および翼端側端で内側バンド４０８およびケーシング４１０によりそれぞれ境界を定められた空気流形状の昇圧機ガイドベーン４０６の幾つかの列を含む。最後に、ＨＰＣ１６は、内側バンド４４４およびケーシング４７０によりそれぞれ境界を定められた空気流形状の圧縮機ステータベーン４５２の幾つかの列を含む。この文献のために、ＯＧＶ４００、昇圧機ガイドベーン４０６、および圧縮機ステータベーン４５２は、全て「ステータ翼形」とみなされ得る。
【００３４】
図１２および図１３は、１列の圧縮機ステータベーン４５２の一部分を例示する。例示するステータベーン４５２は、ＨＰＣ１６の段の１つ以上に搭載され得る。さらに、ステータベーン４５２は、任意のステータ構造を概念的に表す「ステータ翼形」を構成し、本明細書に記述する原理は、随意に、出口ガイドベーン４００および／または昇圧機ガイドベーン４０６に実装されることができる。
【００３５】
内側バンド４４４は、前端４４６と後端４４８の間に延びる環状内側流路面４５０を規定する。ケーシング４７０は、前端４７４と後端４７６の間に延びる環状外側流路面４７２を規定する。
【００３６】
ステータベーン４５２は、内側流路面４５０と外側流路面４７２の間に延びる。各ステータベーン４５２は、内側流路面４５０にある根元４５４から外側流路面４７２にある先端４５６に延び、前縁４６２および後縁４６４で凸状負圧面４６０に接合された凹状正圧面４５８を含む。図１４に最も良く見られるように、各ステータベーン４５２は、根元４５４から先端４５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ５」と、前縁４６２と後縁４６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ５」とを有する。ステータベーン４５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ５は、スパンＳ５に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元４５４または先端４５６でのコードＣ５であるであろう。
【００３７】
ステータベーン４５２は、内側流路面４５０の周縁に沿って一様に離間する。ステータベーン４５２は、上述したように定義される周方向平均間隔「ｓ」を有する（図１３を参照）。「弦節比」と呼ばれる無次元パラメータが、ｃ／ｓとして定義され、ここで、「ｃ」が、上述したようなベーンコードに等しい。例示する例では、ステータベーン４５２は、先行技術で想定されるであろう間隔よりも著しく大きな間隔を有してもよく、先行技術で想定されるであろうよりも著しく小さなベーン弦節比を生じさせる。
【００３８】
図１２および図１３に見られるように、内側流路面４５０および外側流路面４７２は、回転体（すなわち軸対称構造）として描写される。随意に、内側流路面４５０または外側流路面４７２の一方または両方は、流路面５０について上述したような非軸対称面プロファイルを有してもよい。
【００３９】
ベーン弦節比の低下は、所与のステータ段で使用される翼形の総数を最小化することにより、重量の低減、ステータ性能の向上、および製造の簡略化という効果を有することになる。ステータ弦節比の低下の空力的な負の副作用は、隣り合うステータベーン４５２の間のロータ通過流エリアを増加させることである。ステータ通過流エリアのこの増加は、空力負荷レベルを増加させ、その結果としてステータベーン４５２の負圧面４６０において、根元４５４の近くの基端側部分で、および例えば前縁４６２からコード距離Ｃ５の約７５％の後位置で、「ハブ流剥離」とも称される望ましくない流れ剥離を生じさせる傾向がある。ステータベーン４５２の負圧面４６０において、先端４５６に近い翼端側部分で、および例えば前縁４６２からコード距離Ｃ５の約７５％の後位置で、「ケース流剥離」とも称される望ましくない流れ剥離を生じさせる傾向もある。一般的に、これらの状態の両方は「端壁剥離」と称され得る。任意の所与のステータ設計のために、ステータベーン間隔は、想定される動作状態で端壁剥離を生じさせるのに十分小さな弦節比を作り出すように意図的に選択され得る。
【００４０】
この負の副作用に対処するために、内側流路面４５０および外側流路面４７２の一方または両方に、スプリッタベーンの配列が設けられてもよい。図１２に示す例では、スプリッタベーン５５２の配列が外側流路面４７２から径方向内向きに延びる。１つのスプリッタベーン５５２が、ステータベーン４５２の各対の間に配される。周方向では、スプリッタベーン５５２は、隣り合う２つのステータベーン４５２の間で中間に位置してもよく周方向に偏って位置してもよい。つまり、ステータベーン４５２およびスプリッタベーン５５２は、外側流路面４７２の周縁に沿って交互する。各スプリッタベーン５５２は、外側流路面４７２にある根元５５４から先端５５６に延び、前縁５６２および後縁５６４で凸状負圧面５６０に接合された凹状正圧面５５８を含む。図１５に最も良く見られるように、各スプリッタベーン５５２は、根元５５４から先端５５６までの径方向距離として定義されるスパン（またはスパン寸法）「Ｓ６」と、前縁５６２と後縁５６４を結ぶ仮想直線の長さとして定義されるコード（またはコード寸法）「Ｃ６」とを有する。スプリッタベーン５５２の具体的な設計に応じて、そのコードＣ６は、スパンＳ６に沿う異なる位置で異なってもよい。本発明のために、当該測定値は、根元５５４でのコードＣ６である。
【００４１】
スプリッタベーン５５２は、ステータのハブ弦節比を局所的に増加させるように機能することにより、ステータベーン４５２からの上述した流れ剥離を防ぐ。ステータベーン４５２の数を単純に増加させ、したがってベーンとベーンの間隔を低減させることによって、同様の効果を得ることができる。しかし、このことは、空力効率の低下として顕在化するであろう空力表面エリアの摩擦損失の増加およびステータ重量の増加という望ましくない副作用を有する。したがって、スプリッタベーン５５２の寸法およびそれらの位置は、それらの表面エリアを最小化しながら流れ剥離を防ぐように選択され得る。スプリッタベーン５５２は、それらの後縁５６４がステータベーン４５２の後縁４６４とほぼ同じ軸方向位置になるように、外側流路面４７２に対して配置される。このことは、図１５に見て取れる。スプリッタベーン５５２のスパンＳ６および／またはコードＣ６は、ステータベーン４５２の対応するスパンＳ５およびコードＣ５のまとまりよりも小さな部分であってもよい。これらは、「部分スパン」スプリッタベーンおよび／または「部分コード」スプリッタベーンと称され得る。例えば、スパンＳ６は、スパンＳ５以下でもよい。摩擦損失を低減させるために好ましくは、スパンＳ６は、スパンＳ５の５０％以下である。最小の摩擦損失のためにより好ましくは、スパンＳ６は、スパンＳ５の３０％以下である。別の例として、コードＣ６は、コードＣ５以下でもよい。最小の摩擦損失のために好ましくは、コードＣ６は、コードＣ５の５０％以下である。
【００４２】
図１３は、内側流路面４５０から径方向外向きに延びるスプリッタベーン６５２の配列を例示する。１つのスプリッタベーン６５２が、ステータベーン４５２の各対の間に配される。内側流路面４５０から延びることを除いて、スプリッタベーン６５２は、それらの形状、ステータベーン４５２に対する周方向位置、およびそれらのスパン寸法およびコード寸法に関して、上述したスプリッタベーン５５２と同一であり得る。上記したように、スプリッタベーンが、随意に、内側流路面４５０または外側流路面４７２または両方に搭載されてもよい。
【００４３】
スプリッタブレードおよび／またはスプリッタベーンを伴って本明細書に記述する圧縮機装置は、端壁弦節比レベルを局所的に増加させ、端壁空力負荷レベルを局所的に低減させ、非軸対称輪郭の端壁流路面が存在する場合に、端壁に隣接する翼形部分が剥離し易い傾向を抑制し、または軸対称流路上の翼形点数を低減させる。部分スパンおよび／または部分コードのスプリッタブレードまたはスプリッタベーンの使用は、翼形の中央部分および上部分の弦節比レベルを公称値から変えずに保ち、したがって、中央部翼形部および上部翼形部の性能を維持するのに有効である。
【００４４】
圧縮機装置について前述してきた。この明細書（添付の任意の請求項、要約および図面を含む）に開示する特徴の全て、および／またはそのように開示する任意の方法もしくはプロセスのステップの全ては、そのような特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わされてもよい。
【００４５】
この明細書（添付の任意の請求項、要約および図面を含む）に開示する各特徴は、明示的に特に断らない限り、同じ目的、等価な目的または同様の目的を果たす代替的な特徴により置き換えられてもよい。よって、明示的に特に断らない限り、開示する各特徴は、包括的な一連の等価な特徴または同様の特徴のうちの一例にすぎない。
【００４６】
本発明は、前述の１つ以上の実施形態の詳細に制限されない。本発明は、この明細書（添付の任意の請求項、要約および図面を含む）に開示する特徴のうちの任意の新規な１つ、もしくは任意の新規な組合せ、または、そのように開示する任意の方法もしくはプロセスのステップの任意の新規な１つ、もしくは任意の新規な組合せに及ぶ。
［実施態様１］
内側流路面（４５０）を規定する弧状の内側壁（４４４）と、
外側流路面（４７２）を規定する弧状の外側壁（４７４）と、
前記内側流路面（４５０）と前記外側流路面（４７２）の間に延びる軸流ステータ翼形（４５２）の配列であって、前記ステータ翼形（４５２）は、根元（４５４）、先端（４５６）、前縁（４６２）、および後縁（４６４）をそれぞれ有し、前記ステータ翼形（４５２）は、コード寸法（Ｃ５）を有し、周方向間隔（ｓ）で離間し、前記周方向間隔（ｓ）に対する前記コード寸法（Ｃ５）の比（Ｃ５／ｓ）が、ステータ翼形弦節比パラメータを規定する、軸流ステータ翼形（４５２）の配列と、
前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）のうちの少なくとも一方から延びる翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列であって、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）が、前記ステータ翼形（４５２）と交互し、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、根元（５５４）、先端（５５６）、前縁（５６２）、および後縁（５６４）をそれぞれ有する、翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列と
を備え、
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のコード寸法（Ｃ６）および前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のスパン寸法（Ｓ６）のうちの少なくとも一方は、前記ステータ翼形（４５２）の前記対応する寸法（Ｃ５、Ｓ５）よりも小さい、圧縮機装置（１６）。
［実施態様２］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）の両方から延びる、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様３］
前記ステータ翼形弦節比パラメータは、通常動作状態で流れ剥離を生じさせるように選択される、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様４］
前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）のうちの少なくとも一方は、回転体ではない、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様５］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のそれぞれは、隣り合う２つのステータ翼形（４５２）の間のほぼ中程に位置する、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様６］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、それらの後縁（５６４）が前記ステータ翼形（４５２）の前記後縁（４６４）とほぼ同じ軸方向位置になるように、前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）に対して配置される、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様７］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記スパン寸法（Ｓ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記スパン寸法（Ｓ５）の５０％以下である、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様８］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記スパン寸法（Ｓ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記スパン寸法（Ｓ５）の３０％以下である、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様９］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記コード寸法（Ｃ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記根元（４５４）での前記ステータ翼形（４５２）の前記コード寸法（Ｃ５）の５０％以下である、実施態様８に記載の装置（１６）。
［実施態様１０］
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記コード寸法（Ｃ６）は、前記ステータ翼形（４５２）の前記根元（４５４）での前記ステータ翼形（４５２）の前記コード寸法（Ｃ５）の５０％以下である、実施態様１に記載の装置（１６）。
［実施態様１１］
ロータ（３８、２３８）であって、
中心軸線（１１）を中心として回転するように取り付けられたディスク（４０、２４０）であって、前記ディスク（４０、２４０）の外側周縁がロータ流路面（５０、２５０）を規定する、ディスク（４０、２４０）と、
前記ロータ流路面（５０、２５０）から径方向外向きに延びる翼形形状軸流圧縮機ブレード（５２、２５２）の配列であって、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）は、根元（５４、２５４）、先端（５６、２５６）、前縁（６２、２６２）、および後縁（６４、２６４）をそれぞれ有し、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）は、コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）を有し、周方向間隔（ｓ）で離間し、前記周方向間隔（ｓ）に対する前記コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）の比（Ｃ１／ｓ、Ｃ３／ｓ）が、ブレード弦節比パラメータを規定する、翼形形状軸流圧縮機ブレード（５２、２５２）の配列と、
前記圧縮機ブレード（５２、２５２）と交互する翼形形状スプリッタブレード（１５２、３５２）の配列であって、前記スプリッタブレード（１５２、３５２）は、根元（１５４、３５４）、先端（１５６、３５６）、前縁（１６２、３６２）、および後縁（１６４、３６４）をそれぞれ有する、翼形形状スプリッタブレード（１５２、３５２）の配列と
を備え、
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記根元（１５４、３５４）での前記スプリッタブレード（１５２、３５２）のコード寸法（Ｃ２、Ｃ４）および前記スプリッタブレード（１５２、３５２）のスパン寸法（Ｓ２、Ｓ４）のうちの少なくとも一方は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記対応する寸法（Ｃ１、Ｓ１、Ｃ３、Ｓ３）よりも小さい、ロータ（３８、２３８）と、
ステータであって、
内側流路面（４５０）を規定する弧状の内側壁（４４４）と、
外側流路面（４７２）を規定する弧状の外側壁（４７４）と、
前記内側流路面（４５０）と前記外側流路面（４７０）の間に延びる軸流ステータ翼形（４５２）の配列であって、前記ステータ翼形（４５２）は、根元（４５４）、先端（４５６）、前縁（４６２）、および後縁（４６４）をそれぞれ有し、前記ステータ翼形（４５２）は、コード寸法（Ｃ５）を有し、周方向間隔（ｓ）で離間し、前記周方向間隔（ｓ）に対する前記コード寸法（Ｃ５）の比（Ｃ５／ｓ）が、ステータ翼形弦節比パラメータを規定する、軸流ステータ翼形（４５２）の配列と、
前記内側流路面（４５０）および前記外側流路面（４７２）のうちの少なくとも一方から延びる翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列であって、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）が、前記ステータ翼形（４５２）と交互し、前記スプリッタベーン（５５２、６５２）は、根元（５５４）、先端（５５６）、前縁（５６２）、および後縁（５６４）をそれぞれ有する、翼形形状スプリッタベーン（５５２、６５２）の配列と
を備え、
前記スプリッタベーン（５５２、６５２）の前記根元（５５４）での前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のコード寸法（Ｃ６）および前記スプリッタベーン（５５２、６５２）のスパン寸法（Ｓ６）のうちの少なくとも一方は、前記ステータ翼形（４５２）の前記対応する寸法（Ｃ５、Ｓ５）よりも小さい、ステータと
を備える、圧縮機装置（１６）。
［実施態様１２］
前記ブレード弦節比パラメータは、通常動作状態でハブ流剥離を生じさせるように選択される、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１３］
前記ロータ流路面（５０）は、回転体ではない、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１４］
前記ロータ流路面（５０）は、隣り合う圧縮機ブレード（５２）の間の凹状スカラップ（６６）を含む、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１５］
前記スカラップ（６６）は、前記圧縮機ブレード（５２）の前記根元（５４）に隣接して最小径方向切込みを有し、隣り合う圧縮機ブレード（５２）の間のほぼ中程の位置に最大径方向切込みを有する、実施態様１４に記載の装置（１６）。
［実施態様１６］
各スプリッタブレード（１５２、３５２）は、隣り合う２つの圧縮機ブレード（５２、２５２）の間のほぼ中程に位置する、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１７］
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）は、それらの後縁（１６４、３６４）が前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記後縁（６４、２６４）とほぼ同じ軸方向位置になるように、前記ディスク（４０、２４０）に対して配置される、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１８］
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記スパン寸法（Ｓ２、Ｓ４）は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記スパン寸法（Ｓ１、Ｓ３）の５０％以下である、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様１９］
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記スパン寸法（Ｓ２、Ｓ４）は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記スパン寸法（Ｓ１、Ｓ３）の３０％以下である、実施態様１１に記載の装置（１６）。
［実施態様２０］
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記根元（１５４、３５４）での前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記コード寸法（Ｃ２、Ｃ４）は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記根元（５４、２５４）での前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）の５０％以下である、実施態様１９に記載の装置（１６）。
［実施態様２１］
前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記根元（１５４、３５４）での前記スプリッタブレード（１５２、３５２）の前記コード寸法（Ｃ２、Ｃ４）は、前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記根元（５４、２５４）での前記圧縮機ブレード（５２、２５２）の前記コード寸法（Ｃ１、Ｃ３）の５０％以下である、実施態様１１に記載の装置（１６）。
【符号の説明】
【００４７】
１０  タービンエンジン
１１  長手方向中心軸線
１２  ファン
１４  低圧圧縮機
１６  高圧圧縮機
１８  内側シャフト
２０  バイパスダクト
２２  外側シャフト
３８  ロータ
４０  ディスク
４２  ウェブ
４４  リム
４６  前端
４８  後端
５０  流路面
５２  圧縮機ブレード
５４  根元
５６  先端
５８  正圧面
６０  負圧面
６２  前縁
６４  後縁
６６  スカラップ
１５２  スプリッタブレード
１５４  根元
１５６  先端
１５８  正圧面
１６０  負圧面
１６２  前縁
１６４  後縁
２３８  ロータ
２４０  ディスク
２４２  ウェブ
２４４  リム
２４６  前端
２４８  後端
２５０  流路面
２５２  圧縮機ブレード
２５４  根元
２５６  先端
２５８  正圧面
２６０  負圧面
２６２  前縁
２６４  後縁
３５２  スプリッタブレード
３５４  根元
３５６  先端
３５８  正圧面
３６０  負圧面
３６２  前縁
３６４  後縁
４００  ファン出口ガイドベーン
４０２  コアカウル
４０４  ファンカウル
４０６  昇圧機ガイドベーン
４０８  内側バンド
４１０  ケーシング
４４４  内側バンド
４４６  前端
４４８  後端
４５０  内側流路面
４５２  ステータベーン
４５４  根元
４５８  正圧面
４６０  負圧面
４６２  前縁
４６４  後縁
４７０  ケーシング
４７２  外側流路面
４７４  前端
４７６  後端
５５２  スプリッタベーン
５５４  根元
５５６  先端
５５８  正圧面
５６０  負圧面
５６２  前縁
５６４  後縁
６５２  スプリッタベーン
【図１】
2017082784.tif 000003
【図２】
2017082784.tif 000004
【図３】
2017082784.tif 000005
【図４】
2017082784.tif 000006
【図５】
2017082784.tif 000007
【図６】
2017082784.tif 000008
【図７】
2017082784.tif 000009
【図８】
2017082784.tif 000010
【図９】
2017082784.tif 000011
【図１０】
2017082784.tif 000012
【図１１】
2017082784.tif 000013
【図１２】
2017082784.tif 000014
【図１３】
2017082784.tif 000015
【図１４】
2017082784.tif 000016
【図１５】
2017082784.tif 000017
【外国語明細書】
2017082784000001.pdf