(57)【要約】【課題】本発明は、ガスタービンエンジン用のノズルを提供する【解決手段】外表面（１１２、１１４、１１６、１１８）、フランジ（１２０、１２２）及び半径方向圧縮接触面（１２４）を有する翼形部（１１０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）用ノズル（１０２）。さらに、接触面（１２４）と係合して配置した嵌合面（１２６）を有する翼形部支持フレーム（１０８）を含む。圧縮力（１３０）を翼形部（１１０）へ伝達するために、非直交係合角度（θ）を提供する。【選択図】図７
2017061932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向軸（１０４）に沿って配置された翼形部（１１０）であって、
前縁（１１６）と後縁（１１８）との間に延在する正圧側面（１１２）及び負圧側面（１１４）を画成する外表面、
外表面と係合して軸方向に延在するフランジ（１２０、１２２）、及び
エンジン（１０）の中心線に対して非直交の係合角度でフランジ（１２０、１２２）上に形成された半径方向圧縮接触面（１２４）であって、係合角度に対して垂直に圧縮力（１３０）を伝達するように構成されている圧縮接触面（１２４）、を含む翼形部（１１０）と、
翼形部（１１０）を半径方向に囲む翼形部支持フレーム（１０８）であって、圧縮接触面（１２４）と係合して配置した嵌合面（１２６）を含む翼形部支持フレーム（１０８）とを備える、ガスタービンエンジン（１０）用ノズル（１０２）。
【請求項２】
接触面（１２４）がフランジ（１２０、１２２）から延在する突起タブ（１２８）を備える、請求項１に記載のノズル（１０２）。
【請求項３】
接触面（１２４）がフランジ（１２０、１２２）内に画成されたフィレット（１３２）を備える、請求項１に記載のノズル（１０２）。
【請求項４】
第１の面（１４２）が半径方向軸（１０４）に対して垂直に、及び中心線に対して平行に形成され、係合角度が第１の面（１４２）に対して９０°〜２０°である、請求項１に記載のノズル（１０２）。
【請求項５】
第２の面（１４４）がエンジン中心線及び半径方向軸（１０４）に沿って形成され、係合角度が第２の面（１４４）に対して９０°〜２０°である、請求項１に記載のノズル（１０２）。
【請求項６】
半径方向軸（１０４）に沿って配置された翼形部（１１０）であって、
前縁（１１６）と後縁（１１８）との間に延在する正圧側面（１１２）及び負圧側面（１１４）を画成する外表面、
外表面と係合して軸方向に延在するフランジ（１２０、１２２）、及び
外表面から離れて半径方向に配置した圧縮接触面（１２４）を含む翼形部（１１０）と、
翼形部（１１０）を半径方向に囲む翼形部支持フレーム（１０８）であって、支持体（９８）、及び中心線に対して非直交の係合角度で支持体（９８）上に形成した嵌合面（１２６）であって、係合角度に沿って圧縮接触面（１２４）と係合して配置されている嵌合面（１２６）、を含む翼形部支持フレーム（１０８）とを備えるノズル（１０２）である、ガスタービンエンジン（１０）用ノズル（１０２）。
【請求項７】
嵌合面（１２６）が支持フレーム（１０８）から延在する付勢脚（１３６）を備える、請求項６記載のノズル（１０２）。
【請求項８】
嵌合面（１２６）が支持フレーム（１０８）内に画成された溝（１４０）を備える、請求項６記載のノズル（１０２）。
【請求項９】
第１の面（１４２）が半径方向軸（１０４）に対して垂直に、及び中心線に対して平行に形成され、係合角度が第１の面（１４２）に対して９０°〜２０°である、請求項６に記載のノズル（１０２）。
【請求項１０】
第２の面（１４４）がエンジン中心線及び半径方向軸（１０４）に沿って形成され、係合角度が第２の面（１４４）に対して９０°〜２０°である、請求項６に記載のノズル（１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、全体としてガスタービンエンジン用のノズル及びノズルアセンブリに関する。より具体的には、本主題は改良された荷重伝達機構を有するノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般的に、直列フロー順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション及び排気セクションを含む。稼働中、空気は圧縮機セクションの入口から入り、燃焼セクションに到達するまで、１以上の軸流圧縮機が空気を漸進的に圧縮していく。燃料は圧縮された空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼して燃焼ガスを提供する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクション内に画成された高温ガス通路を通って送りこまれ、その後排気セクションを経由してタービンセクションから排気される。
【０００３】
具体的構成において、タービンセクションは、直列フロー順に、高圧（ＨＰ）タービン及び低圧（ＬＰ）タービンを含む。ＨＰタービン及びＬＰタービンはそれぞれ、タービンロータブレード、ロータディスク、リテーナなどの様々な回転タービン部品、及びステータベーン又はノズル、タービンシュラウド、エンジンフレームなどの様々な固定タービン部品を含む。回転及び固定タービン部品は、タービンセクションを通る高温ガス通路を少なくとも部分的に画成する。燃焼ガスが高温ガス通路を通って流れるに従い、熱エネルギーは燃焼ガスから回転タービン部品及び固定タービン部品に移動する。
【０００４】
ガスタービンエンジンで利用されるノズル、より具体的にはＨＰタービンノズルは、多くの場合ノズルを通る一次流路を画成する環状の内側バンドと外側バンドとの間に延在する、翼形形状のベーン列として配置されている。ガスタービンエンジン内の稼働温度のため、熱膨張係数が低く、圧縮強度の高い材料を使用することが一般的に望ましい。近年、例えば、セラミックマトリックス複合（「ＣＭＣ」）材料が、このような不利な温度及び圧力条件での効率的な稼働のために利用されている。熱膨張係数の低いこれらの材料は、同様の金属製部品よりも高い温度性能を有するため、より高温での稼働時に、より高いエンジン効率でエンジンが稼働できる。
【０００５】
しかし、ＣＭＣ材料は、ＣＭＣの設計及び適用において検討を要する機械的特性を有する。例えば、ＣＭＣ材料は金属材料と比較して、破損に対し相対的に低い引張延性又は低ひずみ性を有する。
【０００６】
典型的なベーンは、ベーンバンド又はエンジン支持体を貫通して配置した半径方向のピンを使用してタービンエンジン内に保持される。稼働中、これらのピンはノズル及び付随する取り付け機構に高い接線方向荷重及び応力集中を発生し得る。さらに、従来のピンは、ＣＭＣ材料に特に有害となる可能性がある高い引張荷重を発生し得る。したがって、ＣＭＣ材料が特定のピン構造を使用して固定されている場合、応力集中が発生してセグメントの寿命短縮をもたらす原因となり得る。
【０００７】
今日まで、ＣＭＣ材料で形成されたノズルは、ＣＭＣ材料の性能を上回る局部応力を受けてきており、これがノズルの寿命短縮をもたらしていた。応力は、ノズル及び付随する取り付け機構に与えられたモーメントによる応力、材料の種類が異なる部品間の熱膨張差、ノズルと付随する取り付け機構との間の接合部分に集中した伝達経路にかかる荷重に起因することが判明している。
【０００８】
従って、改良されたノズル及びノズルアセンブリは、当技術分野で求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第８５７２９８１Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【００１０】
本発明の態様及び利点は、以下の記述に一部明記され、又はこの記述から明らかであり得、又は発明の実施を通じて理解できる。
【００１１】
本開示の一実施形態に従って、ガスタービンエンジン用のノズルを提供する。ノズルは、半径方向軸に沿って配置された翼形部を含んでもよい。翼形部は、前縁と後縁との間に延在する正圧側面及び負圧側面を画成する外表面を含んでもよい。翼形部は、さらに、外表面と係合して軸方向に延在するフランジ、及びエンジンの中心線に対して非直交の係合角度でフランジに形成した半径方向圧縮接触面を含んでもよい。圧縮接触面は係合角度に対して垂直に圧縮力を伝達するように構成する。ノズルは、翼形部を半径方向に囲む翼形部支持フレームをさらに含んでもよく、翼形部支持フレームは圧縮接触面と係合して配置した嵌合面を含む。
【００１２】
本開示の別の実施形態に従って、ガスタービンエンジン用のノズルを提供する。ノズルは、半径方向軸に沿って配置した翼形部を含んでもよく、翼形部は半径方向軸に沿って配置した翼形部を含む。翼形部は、前縁と後縁との間に延在する正圧側面及び負圧側面を画成する外表面を含んでもよい。翼形部は、外表面と係合して軸方向に延在するフランジ、及び外表面から離れて半径方向に配置した半径方向圧縮接触面をさらに含んでもよい。ノズルは、翼形部を半径方向に囲む翼形部支持フレームをさらに含んでもよく、翼形部支持フレームは支持体、及び中心線に対して非直交の係合角度で支持体上に形成した嵌合面を含み、嵌合面は係合角度に沿って圧縮接触面と係合して配置されている。
【００１３】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の記述及び添付の特許請求の範囲を参照することでよりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。
【００１４】
本発明の完全かつ実施可能な開示は、最良の形態を含め、当業者を対象として本明細書に記載し、添付図面の参照を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の一実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】本開示の一実施形態によるガスタービンエンジンの高圧タービン部分の拡大周縁部側面断面図である。
【図３】本開示の一実施形態によるノズルの一部分の上面後方斜視図であり、フランジは、外側に傾斜した接触面を含む。
【図４】本開示の一実施形態によるノズルの上面後方斜視図であり、外側フランジは外側に傾斜した接触面を含み、内側フランジは内側に傾斜した接触面を含む。
【図５】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの概略部分分解側面断面図である。
【図６】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの概略部分分解側面断面図である。
【図７】本開示の一実施形態によるノズルの一部分の上面前方斜視図であり、接触面はフィレットを含む。
【図８】外側付勢脚を含む本開示の一実施形態によるノズルの一部分の上面後方斜視図である。
【図９】突起タブを含む本開示の一実施形態によるノズルの上面後方斜視図である。
【図１０】本開示の一実施形態によるノズルの上面後方斜視図であり、内側接触面は内側フィレットを含み、外側接触面は外側フィレットを含む。
【図１１】突起タブを含む本開示の一実施形態による拡大上面後方斜視図である。
【図１２】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの概略部分分解正面断面図である。
【図１３】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの概略部分分解正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの１以上の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字及び文字の符号を用いる。図面及び説明の同様の又は類似の符号は、本発明の同様の又は類似の部材を指すために用いている。本明細書において、用語は、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を示すことを意図しない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体の流れに対する相対的な流れ方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる流れ方向、「下流」は流体が流れていく流れ方向を指す。
【００１７】
さらに、本明細書で使用する場合、用語「軸方向の」又は「軸方向に」は、エンジンの長手方向軸に沿った次元を指す。「軸方向の」又は「軸方向に」と共に使用した用語「前方」は、エンジン入口へ向かう方向、又は別の部品と比較してエンジン入口に相対的に近い部品を指す。「軸方向の」又は「軸方向に」と共に使用した用語「後方」は、エンジンノズルへ向かう方向、又は別の部品と比較してエンジンノズルに相対的に近い部品を指す。用語「半径方向の」又は「半径方向に」は、エンジンの中心長手方向軸とエンジン外周との間に延在する次元を指す。
【００１８】
次に図面を参照すると、図１は、本開示の様々な実施形態を組み込むことができ、本明細書において「ターボファン１０」と称される例示的高バイパス比ターボファン式エンジン１０の概略断面図である。図１に示すように、ターボファン１０は、参考のために、全体を貫通して延在する長手方向又は軸方向の中心軸線１２を有する。一般に、ターボファン１０は、ファン部１６から下流に配置されたコアタービン又はガスタービンエンジン１４を含んでもよい。
【００１９】
ガスタービンエンジン１４は、一般的に、環状入口２０を画成する実質的に管状の外側ケーシング１８を含んでもよい。外側ケーシング１８は、複数のケーシングから形成してもよい。外側ケーシング１８は、直列フロー関係で、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２を有する圧縮機セクション、高圧（ＨＰ）圧縮機２４、燃焼セクション２６、高圧（ＨＰ）タービン２８を含むタービンセクション、低圧（ＬＰ）タービン３０、及びジェット排気ノズル部３２、を囲む。高圧（ＨＰ）軸又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動連結する。低圧（ＬＰ）軸又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動連結する。（ＬＰ）スプール３６はさらに、ファン部１６のファンスプール又は軸３８に連結してもよい。特定の実施形態では、（ＬＰ）スプール３６は、直結駆動構成など、ファンスプール３８に直接接続してもよい。別の構成において、（ＬＰ）スプール３６は、間接駆動又はギヤ駆動構成における減速ギヤボックスなど、減速デバイス３７を介してファンスプール３８に連結されてもよい。所望又は必要に応じて、このような減速デバイスをエンジン１０内の任意の適切な軸／スプール間に含んでもよい。
【００２０】
図１に示すように、ファン部１６は、ファンスプール３８に結合し、ファンスプール３８から半径方向外向きに延在する複数のファンブレード４０を含む。環状ファンケーシング又はナセル４２は、ファン部１６及び／又はガスタービンエンジン１４の少なくとも一部を円周方向に囲む。円周方向に間隔をおいて配置した複数の出口ガイドベーン４４が、ナセル４２をガスタービンエンジン１４に対して支持するように構成してもよいことを当業者は理解するべきである。さらに、ナセル４２の下流部４６（ガイドベーン４４の下流）は、ガスタービンエンジン１４の外側部分を覆って延在し、その間にバイパス空気流路４８を画成してもよい。
【００２１】
図２は、本発明の様々な実施形態を組み込むことができる、図１に示すガスタービンエンジン１４のＨＰタービン２８部分の拡大断面図を提供する。図２に示すように、ＨＰタービン２８は、直列フロー関係で、タービンロータブレード５８の環状列５６（１つのみ図示）から軸方向に間隔をおいて配置したステータベーン５４の環状列５２（１つのみ図示）を含む第１段５０を含む。ＨＰタービン２８は、タービンロータブレード６８の環状列６６（１つのみ図示）から軸方向に間隔をおいて配置したステータベーン６４の環状列６２（１つのみ図示）を含む第２段６０をさらに含む。タービンロータブレード５８、６８は、ＨＰスプール３４から半径方向外側に延在し、ＨＰスプール３４に結合する（図１）。図２に示すように、ステータベーン５４、６４及びタービンロータブレード５８、６８は、燃焼セクション２６（図１）からＨＰタービン２８を通して燃焼ガスを送る高温ガス通路７０を、少なくとも部分的に画成する。
【００２２】
図２にさらに示すように、ＨＰタービンは、１以上のシュラウドアセンブリを含んでもよく、そのそれぞれは、ロータブレードの環状列周囲に環状リングを形成する。例えば、シュラウドアセンブリ７２は、第１段５０のロータブレード５８の環状列５６の周囲に環状リングを形成してもよく、シュラウドアセンブリ７４は第２段６０のタービンロータブレード６８の環状列６６の周囲に環状リングを形成してもよい。一般的に、シュラウドアセンブリ７２、７４のシュラウドは、ロータブレード５８、６８のそれぞれの翼端７６、７８から半径方向に間隔をおいて配置する。翼端７６、７８とシュラウドとの間に、半径方向又はクリアランスの隙間ＣＬを画成する。シュラウド及びシュラウドアセンブリは、一般的に高温ガス通路７０からの漏出を減少させる。
【００２３】
さらに、低圧圧縮機２２、高圧圧縮機２４、及び／又は低圧タービン３０において、同様の方法でシュラウド及びシュラウドアセンブリを利用してもよいことに留意すべきである。従って、本明細書に開示するように、シュラウド及びシュラウドアセンブリは、ＨＰタービンでの使用に限定されることなく、むしろガスタービンエンジンの任意の適切な部分で利用してよい。
【００２４】
次に図３〜図１３を参照すると、ノズルアセンブリ１００及びノズル１０２の様々な実施形態が開示されている。本明細書に開示するように、ノズル１０２はステータベーン５４、ステータベーン６４、又はエンジン内の任意の他の適切な固定翼形を中心とするアセンブリの代わりに利用してもよい。
【００２５】
示すように、ノズル１０２は、正圧側面１１２、負圧側面１１４、前縁１１６及び後縁１１８を画成する外表面を有する翼形部１１０を含む。正圧側面１１２及び負圧側面１１４は、一般的に理解されているように、前縁１１６と後縁１１８との間に延在する。典型的な実施形態では、翼形部１１０は一般的に中空であり、冷却流体を中を通して流すことができ、構造補強部品を内部に配置することができる。
【００２６】
図３〜図１３に示す実施形態は、それぞれが翼形部１１０に半径方向外側端で、概して半径方向軸１０４の方向に連結する内側フランジ１２０及び外側フランジ１２２、を有するノズル１０２を含む。内側フランジ１２０及び外側フランジ１２２はさらに、翼形部の外表面と軸方向に係合して翼形部１１０に沿って延在する。内側及び外側フランジ１２０、１２２は、それによって、翼形部をシュラウドアセンブリ７２、７４に接合可能にする取り付け面を提供する。図３〜図１３に示すように、フランジ１２０、１２２は、係合角度θに沿って形成された１以上の半径方向圧縮接触面１２４を含む。
【００２７】
いくつかの実施形態の接触面１２４は、図６、図９、図１１、及び図１３に示すように、シュラウドアセンブリに向かって延在する突起タブ１２８を含む。外側フランジ１２２の特定の実施形態では、外側突起タブ１２８Ａは、外側シュラウドアセンブリ７２に向かって半径方向外向きに延在し、内側突起タブ１２８Ｂは中心線１２に向かって延在する。このような実施形態では、突起タブ１２８は一般的に係合角度θに対して垂直に延在する。これにより突起タブ１２８の係合角度θは、圧縮力１３０をタブ１２８を通して翼形部へ導く。任意選択で、突起タブ１２８はフランジ１２０、１２２と一体的に形成してもよい。あるいは、突起タブ１２８は別途、接着剤又は機械的締結具を用いて取り付けてもよい。
【００２８】
図６及び図１３では外側突起タブ１２８Ａ及び内側突起タブ１２８Ｂの両方を有する実施形態を示しているが、他の実施形態は、外側突起タブ１２８Ａ及び内側突起タブ１２８Ｂの一方のみを含んでいてもよい。例えば、図９は外側フランジ１２２の上面から延在する突起タブ１２８を示す。さらに、外側突起タブ１２８Ａ及び内側突起タブ１２８Ｂの両方を含む実施形態では、外側接触面１２４Ａの係合角度θＡは、内側接触面１２４Ｂの係合角度θＢと同じであってもよいし、そうでなくてもよい。
【００２９】
図５、図７、及び図１２に示された特定の実施形態では、接触面１２４は、定義した係合角度θで付勢部材を受けるように構成したフィレット１３２を含む。図３、図４、図８、及び図１０は、そのような実施形態をさらに示す。示すように、いくつかの実施形態は、外側支持フレーム１０８Ａに面する外側フィレット１３２Ａを含む。付加的又は代替的実施形態は、内側支持フレーム１０８Ｂに面する内側フィレット１３２Ｂを含んでもよい。図１２及び図１３では外側フィレット１３２Ａ及び内側フィレット１３２Ｂの両方を有する実施形態を示しているが、他の実施形態は、外側フィレット１３２Ａ及び内側フィレット１３２Ｂの一方のみを含んでいてもよい。さらに、外側フィレット１３２Ａ及び内側フィレット１３２Ｂの両方を含む実施形態では、外側接触面１２４Ａの係合角度θＡは、内側接触面１２４Ｂの係合角度θＢと同じであってもよいし、そうでなくてもよい。さらなる実施形態では、圧縮接触面１２４は、中心線１２に対して平行な、実質的に平坦な面として形成してもよい。
【００３０】
例示的実施形態では、翼形部１１０、内側フランジ１２０及び外側フランジ１２２は、セラミックマトリックス複合（「ＣＭＣ」）材料から形成する。あるいは、しかし、適切なプラスチック、複合材料、金属等のような、他の適切な材料を利用してもよい。
【００３１】
図２、図５〜図６、及び図１２〜図１３の例示的実施形態に示すように、シュラウドアセンブリ７２、７４は、フランジ１２０、１２２に取り付けられ、ノズル１０２を半径方向に囲む翼形部支持構造１０６を含む。これらの実施形態の支持構造１０６は、ノズル１０２の対向する半径方向端部に配置した外側フレーム１０８Ａ及び内側フレーム１０８Ｂを含む。外側フレーム１０８Ａ及び内側フレーム１０８Ｂのそれぞれは、係合角度γで圧縮接触面１２４に係合するようにノズル１０２に向けられた嵌合面１２６を画成する、支持体９８をさらに含んでもよい。
【００３２】
図５、図８、図９、及び図１２に示すように、特定の実施形態の嵌合面１２６は、ノズル１０２に向けて配置された付勢脚１３６を含み、フランジ１２０、１２２と係合する。付勢脚１３６は、フランジ支持体９８と一体的に形成してもよいし、又は別途、接着剤もしくは機械的締結具を用いて取り付けてもよい。図５及び図１２では、外側付勢脚１３６Ａ及び内側付勢脚１３６Ｂの両方を有する実施形態を示しているが、他の実施形態は、図８及び図９と同様に外側付勢脚１３６Ａ及び内側付勢脚１３６Ｂの一方のみを含んでいてもよい。さらに、外側付勢脚１３６Ａ及び内側付勢脚１３６Ｂの両方を含む実施形態では、外側嵌合面１２６Ａの係合角度γＡは、内側嵌合面１２６Ｂの係合角度γＢと同じであってもよいし、そうでなくてもよい。特定の実施形態では、付勢脚１３６は、圧縮接触面１２４の係合角度θに適合する形状を含み、これにより接触面１２４によって画成されたフィレット１３２内に付勢脚１３６が延在することが可能となる。任意の実施形態では、付勢脚１３６は、圧縮接触面１２４の係合角度θから独立した個別の、それ自身の係合角度γを定義してもよい。特定の実施形態では、嵌合面１２６はフランジ１２０、１２２の実質的に平坦な面を含む。
【００３３】
図１３に示すような付加的又は代替的実施形態では、嵌合面１２６は、支持体９８が画成した溝１４０を含む。このような実施形態では、嵌合溝１４０は、溝１４０が画成した空洞内に接触面１２４が半径方向に延在するように、接触面１２４を選択的に受けることができる。図１３は単独の外側溝１４０のみを示しているが、いくつかの実施形態では、外側溝及び内側溝の両方を含んでもよい。さらに、外側溝及び内側溝の両方を含む実施形態では、外側嵌合面１２６Ａの係合角度γＡは、内側嵌合面１２６Ｂの係合角度γＢと同じであってもよいし、そうでなくてもよい。任意の実施形態では、溝１４０は、圧縮接触面１２４の係合角度θから分離して個別に、それ自身の係合角度γを定義してもよい。
【００３４】
例示的実施形態では、外側支持フレーム１０８Ａ及び内側支持フレーム１０８Ｂは金属から形成する。あるいは、しかし、適切なプラスチックや複合材料等、他の適切な材料を利用してもよい。
【００３５】
説明したように、ノズル１０２は、（中心線１２に沿って画成されているため）軸方向に沿った荷重を含め、エンジン１０の稼働中に様々な荷重を受ける可能性がある。さらに、説明したように、ノズル１０２及び付随する支持構造１０６を形成するために利用した材料（すなわち、それぞれ例示的実施形態における、ＣＭＣ及び金属）の違いは、エンジン稼働中のノズル１０２及び／又は支持構造１０６の、特に半径方向軸１０４に沿った、望ましくない相対移動を引き起こす可能性がある。ノズル１０２と付随する支持構造１０６との間の荷重伝達を改善し、そのような荷重及び相対移動によって支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂと接合するノズル１０２の部品が損傷するリスクを低減することは、一般的に望ましい。
【００３６】
組み立てると、接触面１２４及び嵌合面１２６は、定義した係合角度θ、γの１つで当接する。この係合により、半径方向の圧縮力１３０をノズル１０２に伝達することができる。一般的に、圧縮力１３０はノズル１０２に係合角度θ、γの１つに垂直な角度で伝達される。特定の実施形態では、この圧縮力１３０は、組み立てたノズル１０２を強固な圧縮に保持できる。強固な圧縮は引張ひずみを有利に抑制し、支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂ間でノズル１０２が揺動しないように防止することができる。いくつかの実施形態では、圧縮は、支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂ及びノズル１０２相互を締結するのに十分であり、個々の保持ピン又は機構の必要性を排除する。さらに、圧縮はノズル１０２の半径方向の向きの維持を有利に補助することができる。稼働中、エンジン１０内で発生した熱は、支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂに膨張及びひずみによる変形を引き起こす可能性がある。接触面１２４及び嵌合面１２６で発生した圧縮は、膨張に対抗し、ひずみを抑制するように構成することができる。
【００３７】
示すように、１以上の平面１４２、１４４をエンジン１０内に形成する。接線方向又は第１の面１４２は、ノズルフランジ１２０、１２２又は支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂに沿って接線から形成することができる。より具体的には、第１の面１４２は、半径方向軸１０４に対して垂直に、かつエンジン中心線１２に対して平行に形成することができる。半径方向又は第２の面１４４は、ノズル１０２自身によって形成することができる。第２の面１４４は、さらに、中心線１２及び半径方向軸１０４に沿って（及び平行に）形成することができる。
【００３８】
通常、係合角度θ、γは、エンジン中心線１２に対して非直交（すなわち、垂直ではないか平行）となる。係合角度θ、γの例示的実施形態は、第１の面１４２及び第２の面１４４に対して形成される。例えば、いくつかの実施形態では、係合角度θ、γは、第１の面１４２に対して９０°・２０°である。さらなる実施形態では、係合角度θ、γは、第１の面１４２に対して５０°・４０°である。他の実施形態では、係合角度θ、γは、第２の面１４４に対して９０°〜２０°である。さらに他の実施形態では、係合角度θ、γは、第２の面１４４に対して５０°〜４０°である。係合角度θ、γの任意の実施形態は、第１の面１４２及び第２の面１４４の両方に対して形成される。係合角度θ、γのいずれも、翼形部１１０に伝達される所望の圧縮荷重に応じて選択及び形成することができる。
【００３９】
さらに、全体としてノズルアセンブリ１００の組立の方法を提供する。例示的方法は、ノズル支持構造１０６をノズル１０２に結合することを含む。このような結合は、例えば、翼形部圧縮接触面１２４Ｂを内側支持フレーム嵌合面１２６Ｂの上に係合して配置することを含んでもよい。その後又はその前に、外向きの圧縮接触面１２４Ａを外側支持フレーム嵌合面１２６Ａの下に係合して配置してもよい。二重の係合により、支持フレーム１０８Ａ、１０８Ｂの間で半径方向に翼形部１１０を実質上保持することができる。特定の実施形態では、さらに、取り付けピン又はタブを排除することにより、主として圧縮力１３０が翼形部１１０を所定の半径方向位置に保持することが可能となる。
【００４０】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが本特許請求の範囲の文言と異ならない構成要件を含む場合、又はそれらが本特許請求の範囲の文言と非実質的な差異を有する等価な構成要件を含む場合は、本特許請求の範囲内にあると意図される。
［実施態様１］
半径方向軸（１０４）に沿って配置された翼形部（１１０）であって、
前縁（１１６）と後縁（１１８）との間に延在する正圧側面（１１２）及び負圧側面（１１４）を画成する外表面、
外表面と係合して軸方向に延在するフランジ（１２０、１２２）、及び
エンジン（１０）の中心線に対して非直交の係合角度でフランジ（１２０、１２２）上に形成された半径方向圧縮接触面（１２４）であって、係合角度に対して垂直に圧縮力（１３０）を伝達するように構成されている圧縮接触面（１２４）、を含む翼形部（１１０）と、
翼形部（１１０）を半径方向に囲む翼形部支持フレーム（１０８）であって、圧縮接触面（１２４）と係合して配置した嵌合面（１２６）を含む翼形部支持フレーム（１０８）とを備える、ガスタービンエンジン（１０）用ノズル（１０２）。
［実施態様２］
接触面（１２４）がフランジ（１２０、１２２）から延在する突起タブ（１２８）を備える、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様３］
接触面（１２４）がフランジ（１２０、１２２）内に画成されたフィレット（１３２）を備える、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様４］
第１の面（１４２）が半径方向軸（１０４）に対して垂直に、及び中心線に対して平行に形成され、係合角度が第１の面（１４２）に対して９０°〜２０°である、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様５］
第２の面（１４４）がエンジン中心線及び半径方向軸（１０４）に沿って形成され、係合角度が第２の面（１４４）に対して９０°〜２０°である、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様６］
係合角度が第１の面（１４２）に対して５０°〜４０°である、実施態様４に記載のノズル（１０２）。
［実施態様７］
係合角度が第２の面（１４４）に対して５０°〜４０°である、実施態様５に記載のノズル（１０２）。
［実施態様８］
翼形部支持フレーム（１０８）が、翼形部（１１０）の上に配置され、かつ嵌合面（１２６）を画成する外側支持フレーム（１０８Ａ）を備える、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様９］
翼形部支持フレーム（１０８）が、翼形部（１１０）の下に配置され、かつ嵌合面（１２６）を画成する内側支持フレーム（１０８Ｂ）を備える、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１０］
翼形部（１１０）がセラミックマトリックス複合材料から形成されている、実施態様１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１１］
半径方向軸（１０４）に沿って配置された翼形部（１１０）であって、
前縁（１１６）と後縁（１１８）との間に延在する正圧側面（１１２）及び負圧側面（１１４）を画成する外表面、
外表面と係合して軸方向に延在するフランジ（１２０、１２２）、及び
外表面から離れて半径方向に配置した圧縮接触面（１２４）を含む翼形部（１１０）と、
翼形部（１１０）を半径方向に囲む翼形部支持フレーム（１０８）であって、支持体（９８）、及び中心線に対して非直交の係合角度で支持体（９８）上に形成した嵌合面（１２６）であって、係合角度に沿って圧縮接触面（１２４）と係合して配置されている嵌合面（１２６）、を含む翼形部支持フレーム（１０８）とを備えるノズル（１０２）である、ガスタービンエンジン（１０）用ノズル（１０２）。
［実施態様１２］
嵌合面（１２６）が支持フレーム（１０８）から延在する付勢脚（１３６）を備える、実施態様１１記載のノズル（１０２）。
［実施態様１３］
嵌合面（１２６）が支持フレーム（１０８）内に画成された溝（１４０）を備える、実施態様１１記載のノズル（１０２）。
［実施態様１４］
第１の面（１４２）が半径方向軸（１０４）に対して垂直に、及び中心線に対して平行に形成され、係合角度が第１の面（１４２）に対して９０°〜２０°である、実施態様１１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１５］
第２の面（１４４）がエンジン中心線及び半径方向軸（１０４）に沿って形成され、係合角度が第２の面（１４４）に対して９０°〜２０°である、実施態様１１に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１６］
係合角度が第１の面（１４２）に対して５０°〜４０°である、実施態様１４に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１７］
係合角度が第２の面（１４４）に対して５０°〜４０°である、実施態様１５に記載のノズル（１０２）。
［実施態様１８］
翼形部支持フレーム（１０８）が、翼形部（１１０）の上に配置され、嵌合面（１２６）を画成する外側支持フレーム（１０８Ａ）を備える、実施態様１１記載のノズル（１０２）。
［実施態様１９］
翼形部支持フレーム（１０８）が、翼形部（１１０）の下に配置され、嵌合面（１２６）を画成する内側支持フレーム（１０８Ｂ）を備える、実施態様１１記載のノズル（１０２）。
［実施態様２０］
翼形部（１１０）がセラミックマトリックス複合材料を備える、実施態様１１記載のノズル（１０２）。
【符号の説明】
【００４１】
１０  高バイパス比ターボファンエンジン
１２  中心軸線
１４  コアタービン
１６  ファン部
１８  実質的に管状の外側ケーシング
２０  環状入口
２２  低圧（ＬＰ）圧縮機
２４  高圧（ＨＰ）圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧（ＨＰ）タービン
３０  低圧（ＬＰ）タービン
３２  ジェット排気ノズル部
３４  高圧（ＨＰ）軸又はスプール
３６  低圧（ＬＰ）軸又はスプール
３８  ファン部のファンスプール又は軸
４０  複数のファンブレード
４２  環状ファンケーシング又はナセル
４４  円周方向に間隔をおいて配置した出口ガイドベーン
４６  下流部
４８  バイパス空気流路
５０  ＨＰタービンの第１段
５２  第１段ステータベーンの環状列
５４  第１段ステータベーン
５６  第１段タービンロータブレードの環状列
５８  第１段タービンロータブレード
６０  ＨＰタービンの第２段
６２  第２段ステータベーンの環状列
６４  第２段ステータベーン
６６  第２段タービンロータブレードの環状列
６８  第２段タービンロータブレード
７０  高温ガス通路
７２  第１段シュラウドアセンブリ
７４  第２段シュラウドアセンブリ
７６  第１段ロータブレード翼端
７８  第２段ロータブレード翼端
８８  外側支持フレーム
９０  内側支持フレーム
１００  ノズルアセンブリ
１０２  ノズル
１０４  半径方向軸
１０６  支持構造
１０８  支持フレーム
１１０  翼形部
１１２  正圧側面
１１４  負圧側面
１１６  前縁
１１８  後縁
１２０  内側フランジ
１２２  外側フランジ
１２４  圧縮接触面
１２６  嵌合面
１２８  突起タブ
１３０  圧縮力
１３２  フィレット
１３６  付勢脚
１４０  溝
１４２  第１の面
１４４  第２の面
θＡ  フランジ外側係合角度
θＢ  フランジ内側係合角度
γＡ  外側フレーム係合角度
γＢ  内側フレーム係合角度
【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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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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