(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンのタービン動翼ウィングレットを有するタービン動翼性能を改善するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】タービン動翼１７０は動翼根元２０３、動翼先端２０４、および動翼根元ならびに動翼先端の間に延在するエーロフォイル２０２を含む。エーロフォイルは、エーロフォイルの前方前縁２１４と後方後縁２１６との間に延在する対向する圧力側２１０および吸込み側２１２および、前縁および後縁との間に位置する最大厚さＴを有する。動翼先端は、前縁と最大厚さとの間の立ち上がり点２５２から、最大厚さと後縁の間の立ち下がり点２５４までの圧力側および吸込み側の少なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレット２５０を含む。【選択図】図３
2017106449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン動翼（１７０）であって：
動翼根元（２０３）；
動翼先端（２０４）；および
前記動翼根元（２０３）と前記動翼先端（２０４）との間に延在するエーロフォイ
ル（２０２）
を含み、
前記エーロフォイル（２０４）は、前記エーロフォイル（２０２）の前縁（２１４
）と後縁（２１６）との間に伸びる対向する圧力（２１０）および吸込み側（２１
２）を有し、前記エーロフォイル（２０２）は前記前縁（２１４）および前記後縁
（２１６）との間に位置する最大厚さ（Ｔ）を有し、
前記動翼先端（２０４）は、前記前縁（２１４）と後縁の前記最大厚さ（Ｔ）との
間の立ち上がり点（２５２）から、前記最大厚さ（Ｔ）と前記後縁（２１６）の間
の立ち下がり点（２５４）までの前記圧力側（２１０）および前記吸込み側（２１
２）の少なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレット（２５０）を含む、
タービン動翼。
【請求項２】
前記タービン動翼（１７０）は固定シュラウド（１１９）により囲まれており、
前記動翼先端（２０４）は、先端隙間（１７１）により前記固定シュラウド（１１
９）から離間され、前記ウィングレット（２５０）の前記立ち上がり点（２５２）
は、前記エーロフォイル（２０２）の前記圧力側（２１０）と前記吸込み側（２１
２）との間の圧力勾配のベクトル和が、前記固定シュラウド（１１９）近傍の相対
的な空気の慣性よりも大きくなる位置（２４４）に配置される、請求項１に記載の
タービン動翼（１７０）。
【請求項３】
請求項1 に記載のタービン動翼（１７０）であって、前記ウィングレッ
ト（２５０）が：
前記前縁（２１４）および前記最大厚さ（Ｔ）との間の前記立ち上がり点
（２５２）から後方に延びる前部第１部分（２５５）を含み、前記第１部分（２５
５）は凸状の前縁（２５６）を備え；
前記第１部分（２５５）から後方に延在する後方第２部分（２５７）を備
え、前記第２部分（２５７）は、凹状の後縁（２５８）を含む、タービン動翼。
【請求項４】
前記ウィングレット（２５０）は、前記ウィングレット（２５０）の前
記側面（２６４）の少なくとも一部にわたって複合曲線を形成する側面（２６４）
を備え、前記ウィングレット（２５０）の前記側面（２６４）は、半径方向内向き
に傾斜している、請求項1 に記載のタービン動翼（１７０）。
【請求項５】
前記ウィングレット（２５０）が、前記動翼先端から所定の半径方向距
離だけ離れた、前記圧力側（２１０）および前記吸込み側（２１２）の少なくとも
一方から横方向外側に延在する、請求項1 に記載のタービン動翼（１７０）。
【請求項６】
ターボファンエンジン（１００）であって：
多段圧縮機（１２４）を含むコアエンジン（１１６）；および
前記コアエンジン（１１６）で発生したガスによって駆動されるタービン（１２８
）により動力を与えられるファン（１３８）
を含み、
前記タービン（１２８）が：
動翼根元（２０３）；
動翼先端（２０４）；および
前記動翼根元（２０３）と前記動翼先端（２０４）との間に延在するエーロフォイ
ル（２０２）
を含み、
前記エーロフォイル（２０４）は前、記エーロフォイル（２０２）の前縁（２１４
）と後縁（２１６）との間に伸びる対向する圧力（２１０）および吸込み側（２１
２）を有し、前記エーロフォイル（２０２）は、前記前縁（２１４）および前記後
縁（２１６）との間に位置する最大厚さ（Ｔ）を有し、
前記動翼先端（２０４）は、前記前縁（２１４）と後縁の前記最大厚さ（Ｔ）との
間の立ち上がり点（２５２）から、前記最大厚さ（Ｔ）と前記後縁（２１６）の間
の立ち下がり点（２５４）までの前記圧力側（２１０）および前記吸込み側（２１
２）の少なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレット（２５０）を含む、
タービン動翼。
【請求項７】
前記タービン動翼（１７０）は固定シュラウド（１１９）により囲まれており、
前記動翼先端（２０４）は、先端隙間（１７１）により前記固定シュラウド（１１
９）から離間され、前記ウィングレット（２５０）の前記立ち上がり点（２５２）
は、前記エーロフォイル（２０２）の前記圧力側（２１０）と前記吸込み側（２１
２）との間の圧力勾配のベクトル和が、前記固定シュラウド（１１９）近傍の相対
的な空気の慣性よりも大きくなる位置（２４４）に配置される、請求項６に記載の
ターボファンエジン（１００）。
【請求項８】
請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）であって、
前記ウィングレット（２５０）が：
前記前縁（２１４）および前記最大厚さ（Ｔ）との間の前記立ち上がり点
（２５２）から後方に延び、凸状の前縁（２５６）を備える前部第１部分（２５５
）と、前記第１部分（２５５）から後方に延在し、凹状の後縁（２５８）を含む後
方第２部分（２５７）と
を備える、ターボファンエンジン（１００）。
【請求項９】
前記ウィングレット（２５０）は、前記ウィングレット（２５０）の前
記側面（２６４）の少なくとも一部にわたって複合曲線を形成する側面（２６４）
を備え、前記ウィングレット（２５０）の前記側面（２６４）は、半径方向内向き
に傾斜している、請求項６に記載のターボファンエンジン（１００）。
【請求項１０】
前記ウィングレット（２５０）が、前記圧力側（２１０）および前記吸
込み側（２１２）の少なくとも一方から横方向外側に延在する、請求項６に記載の
ターボファンエンジン（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般的に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ター
ビン動翼ウィングレットを有するタービン動翼性能を改善するための方法およびシ
ステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知のガスタービンエンジンは、連続流体連通するように配置されたダク
テッドファン及びコアエンジンを有する。ファンは、コアエンジン（「コア流」）
およびコアエンジンを取り囲むバイパスダクト（「バイパス流」）に空気を供給す
る。コアエンジンはコア流を圧縮し、その後燃料を混合して混合物を点火し、ター
ビンを通る燃焼ガスの流れを生成する。燃焼ガスは、「固定シュラウド」として知
られる筒状構造物内でタービンを駆動する。タービンの回転動翼の先端と固定シュ
ラウドとの間に隙間が存在する。燃焼ガスは、各動翼の圧力側から動翼の吸込み側
に動翼先端を介して漏れ出す。この漏れは吸込み側の渦に巻き上げられ、圧力損失
および動翼負荷の低減に寄与し、タービンの効率および性能を低下させる。先端渦
はまた、上流シュラウドパージ流に関連する二次圧力損失を増加させることがある
。
【０００３】
いくつかのシステムは、先端の密封特性を高めるために、先端フレアまたは他の
幾何学的特徴を使用して、これらの影響を低減しようと試みている。しかしながら
、これらの試みは、一般的に、動翼の負圧側における渦巻き取りの損失に対処せず
、渦発生および関連する圧力損失を首尾よく抑制していない、動翼の圧側に焦点を
当てている。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、タービン動翼が提供される。タービン動翼は、動翼根元、動翼先端
、および動翼根元と動翼先端との間に延びるエーロフォイルを含む。エーロフォイ
ルは、エーロフォイルの前方前縁と後方後縁との間に延在する対向する圧力側およ
び吸込み側および、前縁および後縁との間に位置する最大厚さを有する。動翼先端
は、前縁と後縁の最大厚さとの間の立ち上がり点から、最大厚さと後縁の間の立ち
下がり点までの正圧側面および負圧面の少なくとも一方から横方向外側に延びるウ
ィングレットを含む。
【０００５】
別の態様では、タービン動翼性能を改善する方法が提供される。本方法は、動翼
根元から半径方向外側に延びるタービン動翼を提供することを含み、タービン動翼
は、タービン動翼の遠位端に形成された動翼先端、および動翼根元と動翼先端との
間に延びるエーロフォイルを含み、前記エーロフォイルは、前記エーロフォイルの
前縁と後縁との間に延在する対向する圧力側及び吸込み側と、前記前縁と前記後縁
との間に位置する最大厚さを有する。本方法はまた、動翼先端に連結されたウィン
グレットを提供することを含み、前記ウィングレットは、前記前縁と前記最大厚さ
との間の立ち上がり点から前記最大厚さと前記後縁との間の立ち下がり点までの前
記圧力側及び前記吸込み側の少なくとも一方から横方向外側に延在し、前記ウィン
グレットは、エーロフォイルから離れた動翼先端の漏れ空気の流れをガイドするよ
うに構成されている。このガイドにより、漏れ空気から形成された渦が圧縮され、
周囲に規定された動翼通路を通って動翼先端を横切る圧力損失が低減される。
【０００６】
さらに別の態様では、ターボファンエンジンが提供され、ターボファンエンジン
は、多段圧縮機と、コアエンジンで生成されたガスによって駆動される動力タービ
ンによって動力供給されるファンとを含む。動力タービンはタービン動翼を含み、
該タービン動翼は、動翼根元、動翼先端、および動翼根元と動翼先端との間に延び
るエーロフォイルを含む。エーロフォイルは、エーロフォイルの前方前縁と後方後
縁との間に延在する対向する圧力側および吸込み側および、前縁および後縁との間
に位置する最大厚さを有する。動翼先端は、前縁と後縁の最大厚さとの間の立ち上
がり点から、最大厚さと後縁の間の立ち下がり点までの正圧側面および負圧面の少
なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレットを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、本開示のこれらおよび他
の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、添付の図面を参照して読むと
、よりよく理解されるであろう。図面中、同様の符号は同様の部分を表し、ここで
：
【図１】図１は、本開示の例示的な実施形態による少なくとも１つのタービ ン動翼を含む高圧タービンを有する例示的なガスタービンエンジンの概略図であり ；
【図２】図２は、図１に示すタービン動翼の第１の例示的な実施形態の平面 図であり；
【図３】図３は、図２に示すタービン動翼の斜視図であり；
【図４】図４は、図１〜図３に示す１つのタービン動翼の斜視図であり、第 １の代替動翼先端を含み；
【図５】図５は、図４に示すタービン動翼の第１の代替動翼先端を含む第１ の側面図であり；
【図６】図６は、図４および図５に示された第１の代替翼先端動翼先端を含 むタービン動翼の第２の側面図であり；
【図７】図７は、第２の代替動翼先端を含む、図１〜６に示される１つのタ ービン動翼の斜視図であり；
【図８】図８は、第２の代替動翼先端を含む、図７に示すタービン動翼の第 １の側面図であり；
【図９】図９は、図７および図８に示したタービン動翼の第２の代替動翼先 端を含む第２の側面図であり；
【図１０】図１０は、冷却開口装置の第１の例示的な実施形態を含む、図１ 〜図９に示すタービン動翼の平面図であり；
【図１１】図１１は、図１０に示す冷却開口装置を含むタービン動翼の側面 図であり；
【図１２】図１２は、冷却開口装置の第２の例示的な実施形態を含む、図１ 〜９に示すタービン動翼の平面図であり；
【図１３】図１３は、図１２に示す冷却開口装置を含むタービン動翼の側面 図であり；
【図１４】図１４は、冷却開口装置の第３の例示的な実施形態を含む、図１ 〜９に示すタービン動翼の平面図であり；
【図１５】図１５は、図１４に示す冷却開口装置を含むタービン動翼の側面 図であり；
【図１６】図１６は、第３の代替動翼先端を含む、図１〜１５に示される１ つのタービン動翼の斜視図であり；
【図１７】図１７は、第４の代替動翼先端を含む、図１〜１６に示される１ つのタービン動翼の斜視図であり；
【図１８】図１８は、第１の代替タービン動翼の側面図であり；および
【図１９】図１９は、第２の代替タービン動翼の側面図である。
【０００８】
他に示されない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を
説明することを意味する。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を含む多
種多様なシステムに適用可能であると考えられる。このように、図面は、本明細書
で開示された実施形態の実施に必要とされる当業者に知られている全ての従来の特
徴を含むことを意味するものではない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語が参照され、これ
らの用語は以下の意味を有すると定義される。
【００１０】
単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されていな
い限り、複数の言及を含む。
【００１１】
「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は
、その後に記載される事象または状況が起こっても起こらなくてもよいことを意味
し、その記載には、事象が起こる例および起こらない例が含まれる。
【００１２】
本明細書および特許請求の範囲を通じて使用される言語の近似は、それが関連す
る基本機能に変化をもたらさずに許容可能な程度に変化し得る任意の定量的表現を
修正するために適用され得る。従って、用語「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａ
ｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）
」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。少な
くともいくつかの例では、近似言語は、値を測定するための機器の精度に対応する
ことができる。本明細書および明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の制限
を組み合わせることおよび／または交換することができる；そのような範囲は特定
され、文脈または言語がそうでないことを示さない限り、そこに含まれる全ての部
分範囲を含む。
【００１３】
本明細書に記載のタービン動翼の実施形態は、タービン動翼上にウィングレット
を設けることによってタービンの性能を向上させる費用効果の高い方法を提供する
。一実施形態では、ウィングレットは、渦始点に配置され、漏れ空気によって形成
された渦をタービン動翼のエーロフォイルから離れるようにガイドするように構成
される。渦は、圧縮され、またはよりコンパクトなコアに巻き取られ、渦によって
引き起こされる圧力損失を低減する。ウィングレットは、タービン動翼の動翼先端
の前縁の後方に始まり、動翼先端の後縁の前で終端するように構成されており、ウ
ィングレットを最適化し、不必要な重量を加えることなく圧力損失を低減する。
【００１４】
図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジン１００の概略断
面図である。例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン１００は高バイパ
スターボファンジェットエンジンに組み込まれている。図１の示すように、ターボ
ファンエンジン１００は、軸方向Ａ（参照用に提供された基準となる長手中心線１
１２に平行に延びる）と半径方向Ｒとを規定する。一般に、ターボファン１００は
、ファンアセンブリ１１４と、ファンアセンブリ１１４の下流に配置されたコアタ
ービンエンジン１１６とを含む。
【００１５】
例示的な実施形態では、コアエンジン１１６は、環状入口１２０を画定するほぼ
管状の外側ケーシング１１８を含む。固定シュラウド１１９は、外側ケーシング１
１８の内側表面または境界を規定する。外部ケーシング１１８は、直列流れ関係で
、ブースターまたは低圧  （ＬＰ）圧縮機１２２および高圧（ＨＰ）圧縮機１２４
を含む圧縮機セクション；燃焼セクション１２６；高圧（ＨＰ）タービン１２８お
よび低圧（ＬＰ）タービン１３０を含むタービンセクション；およびジェット排気
ノズル部１３２を包む。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール１３４は、ＨＰター
ビン１２８をＨＰ圧縮機１２４に駆動的に連結する。低圧（ＬＰ）シャフトまたは
スプール１３６は、ＬＰタービン１３０をＬＰ圧縮機１２２に駆動的に連結する。
【００１６】
圧縮機セクション、燃焼セクション１２６、タービンセクション、およびノズルセ
クション１３２は共に、コア空気流路１３７を規定する。
【００１７】
ターボファンエンジン１００の運転中、ある量のファン空気１５８が、ファン１
５８を含むファンアセンブリ１１４の関連する入口１６０を通ってターボファンエ
ンジン１００に入る。空気１５８の体積がファン１３８の複数のファン動翼１４０
を横切って通過するとき、空気１５８の第１部分１６２はバイパス空気流路１５６
（コアエンジン１１６および環状ナセル１５０との間）に導かれるか、または送風
され、空気１５８の第２部分１６４はコア空気流路１３７、またはより具体的には
ＬＰ圧縮機１２２に供給される。第１部分１６２と第２部分１６４との間の比は、
一般に、バイパス比と呼ばれる。第２部分１６４の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機１
２４を通って燃焼セクション１２６に送られるときに増加し、ここでこれは燃料と
混合されて燃焼ガス１６６を提供する。
【００１８】
燃焼ガス１６６は、ＨＰタービン１２８を通って送られ、ここで燃焼ガス１６６
からの熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部は、外部ケーシング１１
８に連結されているＨＰタービン静翼１６８およびＨＰシャフトまたはスプール１
３４に連結されているＨＰタービン動翼１７０の順次の段階を経て抽出され、それ
によってＨＰシャフトまたはスプール１３４を回転させ、次にＨＰ圧縮機１２４の
回転を駆動する。隙間１７１は、動翼１７０の先端と固定シュラウド１１９との間
に存在し、その結果、ガス１６６の一部がその上に漏れる。この漏れは、動翼１７
０のすぐ下流に渦を生成し、圧力損失を引き起こし、ＨＰタービン１２８の効率を
低下させる。次いで燃焼ガス１６６は、ＬＰタービン１３０を通って送られ、ここ
で熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの第２の一部は、外部ケーシング１
１８に連結されているＬＰタービン静翼１７２およびＬＰシャフトまたはスプール
１３６に連結されているＬＰタービン動翼１７４の順次の段階を経て燃焼ガス１６
６から抽出され、ＬＰシャフトまたはスプール１３６およびＬＰ圧縮機１２２の回
転および／またはファン１３８の回転を駆動する。
【００１９】
次に、燃焼ガス１６６は、コアエンジン１１６のジェット排気ノズル部１３２を
通って推進力を提供するように経路指定される。同時に、第１部分１６２の圧力は
、第１部分１６２がターボファンエンジン１００のファンノズル排気部１７６から
排出される前に、バイパス空気流路１５６を通って導かれ、推進推力を提供するの
で実質的に増加する。ＨＰタービン１２８、ＬＰタービン１３０およびジェット排
気ノズル部１３２は、燃焼ガス１６６をコアタービンエンジン１１６に送るための
高温ガス経路１７８を少なくとも部分的に規定する。
【００２０】
ターボファンエンジン１００は、図１に一例としてのみ示されており、他の例示
的な実施形態では、ターボファンエンジン１００は、例えば、ターボプロップエン
ジンを含む任意の他の適切な構成を有してもよい。
【００２１】
図２は、図１に示すＨＰタービン動翼１７０の第１の例示的な実施形態の平面図
であり、図３は、図２に示すタービン動翼１７０の斜視図である。以下の説明は、
ＨＰタービン１２８の動翼１７０に向けられていることを理解すべきだが、本開示
は、ＬＰタービン１３０、動力タービン（図示せず）、および／または中間圧ター
ビン（図示せず）を含む、任意のタービンの動翼に適用可能である。動翼１７０は
、タービン１２８の回転子ディスク（図示せず）とかみ合うように構成された蟻ほ
ぞ２０１から延びている。動翼１７０の動翼根元２０３は、蟻ほぞ２０１に結合さ
れ、蟻ほぞ２０１から半径方向外側に形成される。動翼１７０は、エーロフォイル
２０２および動翼根元２０３に対向する遠位半径方向端部の先端２０４とをさらに
含む。例示的な実施形態では、先端２０４は、スクイーラ先端を含む。動翼１７０
は、前縁２１４と反対の後縁２１６との間の翼弦２１５内に軸方向に延びる圧力側
２１０および円周方向対向吸込み側２１２を含む。圧力側２１０は概ね凹状であり
、第１のエーロフォイル側壁２２０を含み、吸込み側２１２は概ね正圧面２１０に
対して相補的であり、第２のエーロフォイル側壁２２２を含む。先端２０４は、第
１の側壁２２０に適合する第１スクイーラ先端リブ２２４と、第２側壁２２２に適
合する第２スクイーラ先端リブ２２６とを含む。第１および第２の先端リブ２２４
、２２６は、実質的に連続した先端軌条２２８を規定する。加えて、第１および第
２の先端リブ２２４、２２６は互いに離間しており、第１および第２のエーロフォ
イル側壁２２０、２２２間にまたがって動翼１７０の半径方向端部を囲む先端フロ
ア２３２を含む先端キャビティ２３０を規定する。別の実施形態では、先端２０４
は、先端リブ２２４、２２６および先端キャビティ２３０を含まなくてもよい；言
い換えれば、先端２０４は平坦であっても平面であってもよい。
【００２２】
先端２０４はさらに、ウィングレット２５０を含む。示す実施形態では、ウィン
グレット２５０は、動翼１７０の吸込み側２１２から翼弦に沿って円周方向に延び
る。より詳細には、示す実施形態では、ウィングレット２５０は、先端軌条２２８
と一体的に形成され、先端軌条２２８から円周方向に延びる。代替の実施形態では
、ウィングレット２５０は、先端軌条２２８と一体的に形成されたもの以外のもの
であってもよい。例えば、ウィングレット２５０は、鋳造、成形、鍛造、または他
の製造手順で製造されてもよく、追加の手順で先端２０４に結合されてもよい。ウ
ィングレット２５０は、動翼１７０の１つ以上の他の構成要素（例えば、エーロフ
ォイル２０２および／または先端２０４）と同じ材料から製造されてもよい。ある
いは、ウィングレット２５０は、動翼１７０の１つ以上の他の構成要素とは異なる
材料から製造されてもよい。
【００２３】
例示的な実施形態では、ウィングレット２５０は、立ち上がり点２５２から立ち
下がり点２５４まで延びる。上述した通り、隙間１７１（図１に示す）は、動翼先
端２０４と固定シュラウド１１９との間に規定される。ガス２４０は、動翼１７０
の圧力側２１０から動翼１７０の吸込み側２１２へ漏れ、渦２４２を形成する。ウ
ィングレット２５０は、ガス２４０の局所的な流れを変化させ、渦２４２をエーロ
フォイル２０２から円周方向に導くように構成される。従って、渦２４２は、渦２
４２による動翼先端２０４にわたる圧力損失を低減し、タービン１２８の効率およ
び性能を改善する、よりコンパクトな「しっかりと巻かれた」コアを有する。
【００２４】
示される実施形態では、ウィングレット２５０の立ち上がり点２５２は、先端２
０４の前縁２１４から離れて（すなわち、後端から離れて）配置される。より詳細
には、示された実施形態では、立ち上がり点２５２は、渦始点２４４に配置される
。言い換えると、ウィングレット２５０は、渦２４２が開始する同じ点２４４で開
始するように構成される。動翼先端２０４にわたる先端漏れ量は、固定シュラウド
１１９付近のほぼ静止した流体（特に図示せず）の相対運動量と、エーロフォイル
２０２の圧力側２１０と吸込み側２１２との間の圧力差（「交差先端圧力勾配」）
との間のバランスである。交差先端圧力勾配は、動翼先端２０４のキャンバ２１３
に対してほぼ垂直である。先端２０４の前方セクション２１８において、シュラウ
ド流体の有効相対運動量は、交差先端圧力勾配よりも大きい。固定シュラウド１１
９の近くの流体は、動翼１７０の回転のために軸１１２に垂直に作用する動翼先端
２０４上に高運動量のジェットを提示する。動翼１７０をさらに後方に置くと、先
端２０４の揚力がこのジェットを克服する。従って、一実施形態では、ウィングレ
ット２５０の立ち上がり点２５２は、交差先端圧力勾配のベクトル和が近傍のシュ
ラウド流体流れの相対運動量よりも大きくなる場所（すなわち、渦始点２４４で）
に配置される。渦始点２４４の位置は、動翼１７０の一実施形態から別の実施形態
まで変化してもよく、従って、立ち上がり点２５２の位置も同様に変化し得ること
を理解されたい。さらに、場合によっては、渦始点２４４の位置は、数値流体力学
（ＣＦＤ）解析などの様々な解析プロセスを使用して決定される。
【００２５】
立ち上がり点２５２を先端２０４の前縁２１４から離すことは、立ち上がり点２
５２と前縁２１４との間のウィングレット２５０の任意の無関係な材料を減少させ
ることを容易にし、動翼１７０に対するウィングレット２５０の追加重量を最小に
する。他の実施形態では、ウィングレット２５０の立ち上がり点２５２は、前縁２
１４に隣接しているか、前縁２１４と渦始点２４４（すなわち、渦始点２４４の前
方）との間にある。さらに他の実施形態では、ウィングレット２５０の立ち上がり
点２５２は、渦始点２４４の後方に配置される；しかしながらこれは、渦２４２に
よる圧力損失を減少させる際のウィングレット２５０の有効性を低下させる可能性
がある。
【００２６】
立ち上がり点２５２は、ウィングレット２５０の前縁２５６を含む前部第１部分
２５５と、第２先端リブ２２６の外面２３４との間の第１境界を少なくとも部分的
に規定する。例示的な実施形態では、前縁２５６は、第２の先端リブ２２６の外面
２３４と混合された、または実質的に連続した凸曲線を含む。前縁２５６は、立ち
上がり点２５２からの直線として、立ち上がり点２５２からの曲線として、および
／または本明細書に記載されるようにウィングレット２５０が機能するような任意
の他の適切な構成で接線方向に延在してもよい。いくつかの実施形態では、前縁２
５６は、第２の先端リブ２２６の外面２３４と実質的に連続している以外のもので
あってもよい。例えば、前縁２５６は、第２の先端リブ２２６の外面２３４との角
または鋭い交差点で立ち上がり点２５２から延在してもよい。
【００２７】
示す実施形態では、ウィングレット２５０の立ち下がり点２５４は、先端２０４
の前縁２１６から離れて（すなわち、後端から離れて）配置される。立ち下がり点
２５４を先端２０４の後縁２１６から離すことは、立ち下がり点２５４と後縁２１
６との間のウィングレット２５０の任意の無関係な材料を減少させることを容易に
し、動翼１７０に対するウィングレット２５０の追加重量を最小にする。他の実施
形態では、ウィングレット２５０の立ち下がり点２５４は、ウィングレット２５０
が本明細書で説明されるように機能するように、後縁２１６から任意の距離に配置
されてもよい。あるいは、ウィングレット２５０の立ち下がり点２５４は、後端２
１６に隣接して配置されてもよい。
【００２８】
立ち下がり点２５４は、ウィングレット２５０の前縁２５８を含む後部第２部分
２５７および、第２先端リブ２２６の外面２３４との間の第２境界を少なくとも部
分的に規定する。例示的な実施形態では、後縁２５８は、第２の先端リブ２２６の
外面２３４と混合された、または実質的に連続した凹状の曲線を含む。後縁２５８
は、第２の先端リブ２２６の外面２３４から輪郭内に延びている。後縁２５８は、
立ち下がり点２５４からの直線として、立ち下がり点２５４からの曲線もしくは輪
郭として、および／または本明細書に記載されるようにウィングレット２５０が機
能するような任意の他の適切な構成で接線方向に立ち下がり点２５４から延在して
もよい。いくつかの実施形態では、後縁２５８は、第２の先端リブ２２６の外面２
３４と立ち下がり点２５４から実質的に連続している以外のものであってもよい。
【００２９】
例えば、後縁２５８は、第２の先端リブ２２６の外面２３４との角または鋭い交差
点で立ち下がり点２５４から突然延在してもよい。
【００３０】
ウィングレット２５０は、ウィングレット上面２６０、ウィングレット底面２６
２、およびそれらの間に延びるウィングレットの外縁または側面２６４とをさらに
含む。示す実施形態では、ウィングレットの上面２６０は、先端軌条２２８の上面
２３６と実質的に連続している。加えて、ウィングレット上面２６０は、環状であ
り、シュラウド１１９（図１に示す）と同心である。ウィングレット底面２６２は
、ウィングレット２５０の構造的強度を改善するように構成された１つ以上のフィ
レット２６６を含む。他の実施形態では、ウィングレットの底面２６２は、フィレ
ット２６６を含まなくてもよい。例えば、ウィングレット底面２６２は、ウィング
レット上面２６０に対して実質的に平面および／または相補的であり得る。ウィン
グレット側面２６４は、前縁２５６および後縁２５８を含む。ウィングレット側面
２６４は、ウィングレット２５０が本明細書に記載されるように機能するような任
意のサイズ、形状、および／または構成を有し得る。示す実施形態では、ウィング
レットの側面２６４は、前縁２５６と後縁２５８との間の複雑な曲線を含む。さら
に、ウィングレット側面２６４は、ウィングレット２５０が、少なくとも、最大動
翼厚さＴ（または「ハイキャンバ」）の位置の近傍で先端２０４から延びるように
構成される。言い換えれば、ウィングレット２５０は、立ち上がり点２５２が前縁
２１４と厚さＴに対応する吸込み側点２９０との間にあり、立ち下がり点２５４が
厚さＴに対応する吸込み側点２９０と後縁２１６との間にあるように配置される。
【００３１】
代替の実施形態では、立ち上がり点２５２は、厚さＴに対応する吸込み側点２９０
および後縁２１６との間に配置される。
【００３２】
他の実施形態では、ウィングレットの側面２６４は、曲線および／または直線の
任意の組み合わせを含んでもよい。加えて、ウィングレット側面２６４は、ウィン
グレット上面２６０とウィングレット底面２６２との間の任意の角度で、および／
または任意の構成（例えば、曲線、傾斜、直線）で延在することができる。追加的
または代替的に、１つ以上のいくつかの実施形態では、ウィングレット上面２６０
、ウィングレット底面２６２、およびウィングレット側面２６４は、ウィングレッ
ト２５０が、垂下、ディボット、リッジ、追加の（径方向の）曲率、山、谷、およ
び／またはこれらの任意の組み合わせを含むように、代替的に構成されてもよい。
【００３３】
さらに、いくつかの実施形態では、ウィングレット上面２６０は、先端軌条上面
２３６と実質的に連続していなくてもよく、および／またはシュラウド１１９と同
心でなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ウィングレット２５０は、
ウィングレットの上面２６０が先端軌条の上面２３６の上に延びるように、半径方
向に外側にオフセットされてもよい。このような外側の半径方向オフセットは、先
端２０４とシュラウド１１９との間の先端隙間の量によって制限される。他の実施
形態では、ウィングレット２５０は、ウィングレットの上面２６０が先端軌条の上
面２３６の下に延びるように、半径方向に内側にオフセットされてもよい。さらに
他の実施形態では、ウィングレット上面２６０は、先端軌条上面２３６からオフセ
ットしていなくてもよいが、先端軌条２２８から離れた円周方向に半径方向内向き
または半径方向外向きに（例えば、湾曲および／または平面内に）延在してもよい
。
【００３４】
追加的または代替的に、本明細書でさらに説明するように、ウィングレット２５
０は、先端２０４の他の特徴を含むか、または先端２０４の他の特徴と一体化され
てもよい。例えば、ウィングレット２５０は、圧力側フレア特徴、先端バッフル特
徴、および／または先端２０４の任意の他の特徴のうちの１つ以上と一体化するこ
とができる。
【００３５】
ウィングレット２５０は、本明細書の教示に従って、動翼１７０の様々な実施形
態（例えば、小型または大型、将来または既存、航空機または非航空機タービン）
で実施され得ることが認識されるべきである。注目すべきことに、ウィングレット
２５０は、実質的な重量またはコストの増加なしに、複数の利益および利点と共に
、動翼先端２０４に実装され得る。ウィングレット２５０は、渦２４２によって課
せられるスクラビング抗力を低減するように構成される。従って、実質的に示され
記載されているように、動翼１７０にウィングレット２５０を導入することによっ
て、動翼１７０の圧力損失が減少し、それは、タービン１２８によって行われる作
業の増加およびタービン１２８のより高い効率（例えば、タービン効率の約０．１
０ポイントの上昇）をもたらす。従って、エンジン１００による特定の燃料消費量
を（例えば、約０．０５〜０．１０％により）減少させることができる。さらに、
圧力損失が減少するにつれて、下流の空気圧の改善も実現される。特に、動翼先端
２０４上のウィングレット２５０を含めて、タービン１２８のタービンセンターフ
レーム（ＴＣＦ、図示せず）への流れを改善し、ＴＣＦの圧力損失を低減すること
ができる。
【００３６】
図４は、第１の代替動翼先端４０４を含む１つのタービン動翼１７０（図１〜３
に示す）の斜視図であり、図５は、動翼先端４０４を含むタービン動翼１７０の第
１の側面図であり、動翼先端４０４を含むタービン動翼１７０の第２の側面図であ
る。図４〜６に示す構成要素が、図２および図３に示す構成要素と同じまたは機能
的に類似する場合、同じ参照番号が使用される。示す実施形態では、動翼１７０は
、エーロフォイル２０２および先端４０４を含む。先端４０４は、図２および図３
に示すウィングレット２５０と同様の第１のウィングレット４５０、および第２の
ウィングレット４７０とを含む。第１のウィングレット４５０は、動翼１７０の吸
込み側２１２から翼弦に沿って円周方向に延びる。第２のウィングレット４７０は
、動翼１７０の圧力側２１０から翼弦に沿って円周方向に延びる。より詳細には、
示す実施形態では、第２のウィングレット４７０は、先端軌条２２８と一体的に形
成され、先端軌条２２８から円周方向に延びる。代替の実施形態では、第２のウィ
ングレット４７０は、先端軌条２２８と一体的に形成されたもの以外のものであっ
てもよい。第１のウィングレット４５０は、立ち上がり点４５２（本明細書では「
第１の立ち上がり点」４５２と称す）から立ち下がり点４５４（本明細書では「第
１の後続点」４５４と称す）まで延在する。第２のウィングレット４７０は、また
、立ち上がり点４７２（本明細書では「第２の先行点」４７２と称す）から立ち下
がり点４７４（本明細書では「第２の立ち下がり点」４７４と称す）まで延在する
。
【００３７】
示す実施形態では、第２の立ち上がり点４７２は、前縁２１４の後方に配置され
、第２の立ち下がり点４７４は、後縁２１６の前方に配置される。代替の実施形態
では、第２のウィングレット４７０は、第１の立ち上がり点４５２および第２の立
ち上がり点４７２が前縁２１４および／または第１の立ち下がり点４５４および第
２の立ち下がり点４７４が後縁２１６で出会うように、第１のウィングレット４５
０で連続的に形成される。第２のウィングレットは、第２の立ち上がり点４７２が
、最大翼厚Ｔに対応する前縁２１４と圧力側点４９０との間にあるように配置され
、第２立ち下がり点４７４は、最大動翼厚さＴに対応する圧力側点４９０と後縁２
１６との間にある。第２のウィングレット４７０は、図２および３に関して記載し
た第１のウィングレット４５０および／またはウィングレット２５０と同様の１つ
または複数の特徴を有してもよい。例えば、第２のウィングレット４７０は、ウィ
ングレット２５０の底部フィレット２６６および／または第１のウィングレット４
５０の底部フィレット４６６と同様の底部フィレット４７６を含んでもよい。図５
に示すように、第２の（圧力側の）ウィングレット４７０は、空気の境界層４４２
を増加させる縮流（またはベンチュリ）効果を増加させるので、「流れ阻止器」と
して構成され、それは漏れ空気２４０の排出係数（または流れ）を減少させる。言
い換えれば、第２のウィングレット４７０は、漏れ空気２４０が間隙１７１に入る
ことをより困難にする。従って、第２のウィングレット４７０は、誘起渦巻き取り
２４２を弱めることを容易にする。さらに、第１および第２のウィングレット４５
０、４７０を提供することによって、先端２０４の表面積を増加させることにより
、境界層４４２の厚さが容易になる。一実施形態では、第２ウィングレット４７０
のウィングレット底面４７８は、動翼１７０の残りの（または少なくとも一部の）
動翼１７０と比較して増加した表面粗さを有してもよく、このような表面粗さは、
ウィングレットの底面４７８を横切って誘導される乱流の増加を容易にする。次に
、境界層４４２が増加してもよい。別の代替の実施形態では、先端４０４は、第２
の（圧力側）ウィングレット４７０のみを含んでもよい。
【００３８】
加えて、示す実施形態では、第１のウィングレット４５０はウィングレットの上
部面４６０を含む。示す実施形態では、ウィングレット上面４６０は、第１の領域
４５９および第２の領域４６１を含む。第２の領域４６１は、先端軌条上面２３６
と実質的に同一平面であり、第１の領域４５９は、第２の領域４６１から半径方向
内向きに面取りまたは傾斜されている。
【００３９】
図７は、第２の別の動翼先端７０４を含むタービン動翼１７０（図１〜６に示す
）の斜視図であり、図８は、動翼先端７０４を含むタービン動翼１７０の第１の側
面図であり、図９は、動翼先端７０４を含むタービン動翼１７０の第２の側面図で
ある。図７〜９に示す構成要素が、図２ならびに図３および／または図４〜６に示
す構成要素と同じまたは機能的に類似する場合、同じ参照番号が使用される。示す
実施形態では、動翼１７０は、エーロフォイル２０２および先端７０４を含む。先
端７０４は、ウィングレット２５０（図２および図３に示す）および／またはウィ
ングレット４５０（図４〜６に示す）と同様の第１のウィングレット７５０とを含
む。先端７０４は、第２ウィングレット（図４〜６に示す）と同様の第２ウィング
レット７７０をさらに含む。第１のウィングレット７５０は、動翼１７０の吸込み
側２１２から翼弦に沿って円周方向に延びる。第２のウィングレット７７０は、動
翼１７０の圧力側２１０から翼弦に沿って円周方向に延びる。より詳細には、示す
実施形態では、第２のウィングレット７７０は、先端軌条２２８と一体的に形成さ
れ、先端軌条２２８から円周方向に延びる。代替の実施形態では、第２のウィング
レット７７０は、先端軌条２２８と一体的に形成されたもの以外のものであっても
よい。
【００４０】
第１のウィングレット７５０は、立ち上がり点７５２（本明細書では「第１の先
行点」７５２と称す）から立ち下がり点７５４（本明細書では「第１の立ち下がり
点」７５４と称す）まで延在する。第２のウィングレット７７０は、また、立ち上
がり点７７２（本明細書では「第２の先行点」７７２と称す）から立ち下がり点７
７４（本明細書では「第２の立ち下がり点」７７４と称す）まで延在する。示す実
施形態では、第２の立ち上がり点７７２は、前縁２１４の後方に配置され、第２の
立ち下がり点７７４は、後縁２１６の前方に配置される。第２のウィングレット７
７０は、ウィングレット２５０、４５０、４７０、および／または７５０の１つま
たは複数に類似する１つまたは複数の特徴を有してもよい。別の代替の実施形態で
は、先端７０４は、第２の（圧力側）ウィングレット７７０のみを含んでもよい。
【００４１】
加えて、示す実施形態では、第１のウィングレット７５０はウィングレットの上
部面７６０を含む。示す実施形態では、ウィングレット上面７６０は、先端軌条上
面２３６から所定の距離ｄ だけ離間している。距離ｄ は、動翼１７０および／また
は先端７０４の１つ以上の特性に基づいて決定されてもよい。示す実施形態では、
ウィングレット上面７６０は、第１のウィングレット７５０を先端７０４と連続的
に混合するように構成された連続領域７６１を含む。代替の実施形態では、ウィン
グレット上面７６０は、ウィングレット７５０が、先端軌条上面２３６から距離ｄ
で第２の側壁２２２から突然に延びるように、連続領域７６１を含まない。
【００４２】
図１０および図１１は、動翼１７０（図１〜９に示す）で実施することができる
冷却開口装置１０００の第１の例示的な実施形態を示す。より具体的には、図１０
は、冷却開口装置１０００を含む動翼１７０の平面図であり、図１１は、冷却開口
装置１０００を含む動翼１７０の側面図である。冷却開口装置は、冷却（例えば、
動翼内部冷却回路から図示しない冷却空気、図示せず）からウィングレット２５０
（図２および図３に示す）、第１および／または第２のウィングレット（複数可）
４５０、４７０（図４〜６に示す）、および／または第１および／または第２のウ
ィングレット７５０、７７０（複数可）（図７〜９に示す）を提供するために、動
翼１７０で実施されてもよい。示す実施形態では、冷却開口装置１０００は１つ以
上の開口部１００２を含む。各開口部１００２は、第１の端部１００６および第２
の端部１００８との間に冷却チャネル１００４を規定する。第１の端部１００６は
、先端軌条上面２３６に規定され、第２の端部１００８は、先端キャビティ２３０
に対向する先端フロア２３２の内面１０１０に規定される。従って、冷却チャネル
１００４は、動翼１７０の外部１０１２および動翼１７０の内部１０１４との間に
延在する。
【００４３】
図１２および図１３は、動翼１７０（図１〜９に示す）で実施することができる
冷却開口装置１１００の第２の例示的な実施形態を示す。より具体的には、図１２
は、冷却開口装置１１００を含む動翼１７０の平面図であり、図１３は、冷却開口
装置１１００を含む動翼１７０の側面図である。示す実施形態では、冷却開口装置
１１００は１つ以上の第１開口部１１０２および１つ以上の第２開口部１１０４を
含む。各第１の開口部１１０２は、開口部１００２（図１０および図１１に示す）
と実質的に同様であってもよい。各第２の開口部１１０４は、第１の端部１１０８
および第２の端部１１１０との間に冷却チャネル１１０６を規定する。第１の端部
１１０８は、第２の側壁２２２の外面１１１２において、ウィングレットの底面２
６２に近接して規定される。第２の端部１１１０は、外面１１１２に対向する第２
の側壁の内面１１１４に規定される。従って、冷却チャネル１１０６は、動翼１７
０の外部１０１２および内側１０１４との間にも延在する。第２の開口部１１０４
（複数可）は、ウィングレット２５０に追加的または補足的な冷却を提供するよう
に構成される。
【００４４】
図１４および図１５は、動翼１７０（図１〜９に示す）で実施することができる
冷却開口装置１２００の第３の例示的な実施形態を示す。より具体的には、図１３
は、冷却開口装置１２００を含む動翼１７０の平面図であり、図１４は、冷却開口
装置１２００を含む動翼１７０の側面図である。示す実施形態では、冷却開口装置
１２００は１つ以上の第１開口部１２０２および１つ以上の第２開口部１２０４を
含む。各第１の開口部１２０２は、開口部１００２（図１０および図１１に示す）
と実質的に同様であってもよい。各第２の開口部１２０４は、第１の端部１２０８
および第２の端部１２１０との間に冷却チャネル１２０６を規定する。第１の端部
１２０８は、ウィングレットの側面２６４（または代替の実施形態ではウィングレ
ットの底面２６２）に規定され、第２の端部１２１０は、先端フロア２３２の内面
１０１０に規定される。従って、冷却チャネル１２０６は、動翼１７０の外側１０
１２と内側１０１４との間に、より具体的には、ウィングレット２５０の少なくと
も一部を通って延在する。本明細書に示す代替の冷却開口装置が、ウィングレット
２５０を冷却するために動翼１７０に含まれてもよいことが理解されるべきである
。冷却開口装置は、動翼１７０の圧力側２１０、吸込み側２１２、および／または
先端２０４に配置されてもよい。その中の開口部は、動翼１７０のウィングレット
２５０および／またはエーロフォイル２０２の上流、隣接、および／またはそれら
を通って配置されてもよい。
【００４５】
図１６は、第３の別の動翼先端１６０４を含むタービン動翼１７０（図１〜１５
に示す）の斜視図である。図１６に示す構成要素が、図２ならびに図３および／ま
たは図４〜９に示す構成要素と同じまたは機能的に類似する場合、同じ参照番号が
使用される。示す実施形態では、動翼１８００は、エーロフォイル２０２および先
端１６０４を含む。先端１６０４は、第１のウィングレット１６５０を含み、それ
は、ウィングレット２５０（図２および３に示す）、ウィングレット４５０（図４
〜６に示す）、および／またはウィングレット７５０（図７〜９）と同様であって
もよい。先端１６０４は、第２ウィングレット４７０（図４〜６に示す）および／
または第２ウィングレット７７０（図７〜９に示す）と同様の第２ウィングレット
１６７０をさらに含む。
【００４６】
示す実施形態では、第１のウィングレット１６５０は、複数の「サブウィングレ
ット」１６５２、１６５４、１６５６を含む。第１のサブウィングレット１６５２
は、第１のウィングレット１６５０の立ち上がり点１６５８に対応するか、または
第１のウィングレット１６５０の立ち上がり点１６５８と同じ位置にある立ち上が
り点１６６０と、立ち下がり点１６６２との間に延びる。第２のサブウィングレッ
ト１６５４は、立ち上がり点１６６４から立ち下がり点１６６６まで延び、第３の
サブウィングレット１６５６は、立ち上がり点１６６８から立ち下がり点１６７０
まで延在し、それは、第１のウィングレット１６５０の立ち下がり点１６７２に対
応するか、または同じ位置にある。一実施形態では、第１のサブウィングレット１
６５２の立ち下がり点１６６２は、第２のサブウィングレット１６５４の立ち上が
り点１６６４に対応するか、または第２のサブウィングレット１６５４の立ち下が
り点１６６６と同一位置に配置され、第３のサブウィングレット１６５６の立ち上
がり点１６６８を有する。別の実施形態では、第１のサブウィングレット１６５２
の立ち下がり点１６６２は、第２のサブウィングレット１６５４の立ち上がり点１
６６４から離間し、および／または第２のサブウィングレット１６５４の立ち下が
り点１６６６は、第３のサブウィングレット１６５６の立ち上がり点１６６８から
離間する。さらに、一実施形態では、１つ以上のサブウィングレット１６５２、１
６５４、および／または１６５６が、第２の先端リブ２２６に直接的に隣接するよ
うに、立ち上がり点（複数可）１６６４、１６６８および／または立ち下がり点（
複数可）１６６２、１６６６が、第２のエーロフォイルの側壁２２２から延びる別
個のサブウィングレットを規定する。別の実施形態では、１つ以上のサブウィング
レット１６５２、１６５４、および／または１６５６が、第２の先端リブ２２６の
軸方向外側に配置されるように、立ち上がり点（複数可）１６６４、１６６８およ
び／または立ち下がり点（複数可）１６６２、１６６６が、第２のエーロフォイル
の側壁１６５６の他のものと連続している。
【００４７】
図１７は、第４の別の動翼先端１７０４を含むタービン動翼１７０（図１〜１６
に示す）の斜視図である。図１７に示す構成要素が、図２ならびに図３および／ま
たは図４〜９に示す構成要素と同じまたは機能的に類似する場合、同じ参照番号が
使用される。示す実施形態では、動翼１７０は、エーロフォイル２０２および先端
１７０４を含む。先端１７０４は、第１のウィングレット１７５０を含み、それは
、ウィングレット２５０（図２および３に示す）、ウィングレット４５０（図４〜
６に示す）、および／またはウィングレット７５０（図７〜９）と同様であっても
よい。加えて、動翼先端１７０４は、前縁２１４と後縁２１６との間で翼弦後方に
延びる一体化された先端バッフル１７６０を含む。先端バッフル１７６０は、先端
リブ２２４、２２６の間に横方向にネストされる。加えて、先端バッフル１７６０
は、第１の先端リブ２２４の空気力学的プロファイルに少なくとも部分的に適合し
、第２の先端リブ２２６の空気力学的プロファイルに少なくとも部分的に一致する
。先端バッフル１７６０は、先端１７０４の前方セクション２１８を２つのポケッ
ト、１７６２および１７６４に分割する。示す実施形態では、先端バッフル１７６
０は、先端リブ２２４、２２６と実質的に同一平面上（または先端リブと同じ「高
さ」）にある。先端バッフル１７６０および対応するポケット１７６２、１７６４
は、漏れ流れ２４０（図２および図５に示す）からエネルギーを抽出するために協
働する。より具体的には、二次流れ渦が、ポケット１７６２、１７６４内の漏れ流
れ２４０の流れ流線内に展開され、動翼１７０の吸込み側面２１２の最終渦巻き取
り２４２を減少させる。
【００４８】
図１８は、第１の代替タービン動翼１８００の側面図である。示す実施形態では
、タービン動翼１８００は、エーロフォイル１８０２およびほぼ円錐形の先端１８
０４を含む。より詳細には、先端１８０４の前縁１８１４は、先端１８０４の後縁
１８１６よりも半径方向外側に延在する。示す実施形態では、先端１８０４は、先
端１８０４の曲率に一致するように構成されたウィングレット１８５０を含む。ウ
ィングレット１８５０は、先端上面１８５２から連続的に延びるものとして示され
ているが、代替の実施形態では、ウィングレット１８５０は、先端上面１８５２か
ら半径方向内向きに配置されてもよいことを理解されたい。
【００４９】
図１９は、第２の代替タービン動翼１９００の側面図である。示す実施形態では
、タービン動翼１９００は、エーロフォイル１９０２および複合曲率１９０６を有
する先端１９０４を含む。曲率１９０６は「サドル」形状として示されているが、
代替の実施形態では、先端１９０４は、半径方向および／または軸方向に変化する
任意の複雑な曲率１９０６を有してもよいことを理解されたい。示す実施形態では
、先端１９０４は、先端１９０４の曲率１９０６に一致するように構成されたウィ
ングレット１９５０を含む。ウィングレット１９５０は、先端上面１９５２から連
続的に延びるものとして示されているが、代替の実施形態では、ウィングレット１
９５０は、先端上面１９５２から半径方向内向きに配置されてもよいことを理解さ
れたい。
【００５０】
上述のタービン動翼は、ターボファンエンジンにおけるタービンの効率及び性能
を向上させる費用効果の高い方法を提供する。具体的には、タービン動翼上に上述
のウィングレットを設けることは、渦を減少させ、それによって圧力損失を低減す
る、タービン動翼から離れた誘導渦を駆動する。ウィングレットは、動翼エーロフ
ォイルの吸込み側に設けられてもよく、動翼の最大厚さまたは高曲率の点に近接し
て配置されてもよい。さらに、冷却開口装置は、動翼先端上のウィングレットの付
加構造に冷却を提供するように構成される。
【００５１】
高圧タービンにおけるタービン動翼の例示的な実施形態は、上に詳細に記載され
ている。タービン動翼、およびそのようなシステムおよび装置を操作する方法は、
本明細書に記載される特定の実施形態に限定されず、むしろ、本方法のシステムお
よび／または工程の構成要素は、本明細書に記載される他の構成要素および／また
は工程とは独立しておよび単独で利用されてもよい。例えば、該方法およびシステ
ムは、地上工学および／またはエネルギー関連アプリケーションのようなタービン
を使用する他のエンジンアセンブリまたは他の非エンジンシステムにあってもよい
。
【００５２】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面には示されており、他
の図面には示されていないが、これは便宜上のものに過ぎない。本開示の原理によ
れば、図面の任意の特徴は、他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／ま
たは請求することができる。
【００５３】
記載したこの記述は、例を用いて、最良の形態を含む実施形態を開示し、かつ、
いかなる当業者に対しても、任意の装置またはシステムを作成し用いることおよび
任意の統合された方法を実行することを含む本発明の実施をすることができるよう
にもする。特許を受けることができる本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規
定され、当業者が想到する他の実施例を含みうる。そうした他の実施例は、特許請
求の範囲の字義どおりの用語と異なるものではない構造的要素を有する場合、また
は特許請求の範囲の字義どおりの用語と実体のない差異をもつ同等の構造的要素を
含む場合、特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。
【００５４】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様1 ］
タービン動翼であって：
動翼根元；
動翼先端；および
前記動翼根元と前記動翼先端との間に延在するエーロフォイルであって、前記エー
ロフォイルは前記エーロフォイルの前縁と後縁との間に伸びる対向する圧力および
吸込み側を有し、前記エーロフォイルは前記前縁および前記後縁との間に位置する
最大厚さを有し、
前記動翼先端は、前記前縁と後縁の前記最大厚さとの間の立ち上がり点から、前記
最大厚さと前記後縁の間の立ち下がり点までの前記圧力側および前記吸込み側の少
なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレットを含む、タービン動翼
［実施態様2 ］
前記タービン動翼は固定シュラウドにより囲まれており、前記動翼先端は、先端
隙間により前記固定シュラウドから離間され、前記ウィングレットの前記立ち上が
り点は、前記エーロフォイルの前記圧力側と前記吸込み側との間の圧力勾配のベク
トル和が、前記固定シュラウド近傍の相対的な空気の慣性よりも大きくなる位置に
配置される、実施態様１に記載のタービン動翼。
【００５５】
［実施態様3 ］
前記ウィングレットは、前記前縁および前記最大厚さとの間の前記立ち
上がり点から後方に延びる前部第１部分を含み、前記第１部分は凸状の前縁を備え
る、実施態様1 に記載のタービン動翼。
［実施態様4 ］
前記ウィングレットは、前記第１部分から後方に延在する後方第２部分
を備え、前記第２部分は、凹状の後縁を含む、実施態様３に記載のタービン動翼。
【００５６】
［実施態様5 ］
前記ウィングレットは、前記ウィングレットの前記側面の少なくとも一
部にわたって複合曲線を形成する側面を備える、実施態様1 に記載のタービン動翼
。
［実施態様6 ］
前記ウィングレットの前記側面は、半径方向内向きに傾斜している、実
施態様５に記載のタービン動翼。
［実施態様7 ］
前記ウィングレットが、前記動翼先端から所定の半径方向距離だけ離れ
た、前記圧力側および前記吸込み側の少なくとも一方から横方向外側に延在する、
実施態様1 に記載のタービン動翼。
【００５７】
［実施態様8 ］
前記動翼先端が上面を含み、前記ウィングレットが、前記動翼先端上面
と連続する上面を備え、前記ウィングレットが前記吸込み側から横方向外側に延在
する、実施態様1 に記載のタービン動翼。
【００５８】
［実施態様9 ］
前記動翼先端が、冷却空気を前記ウィングレットに流すように構成され
た冷却開口装置をさらに備える、実施態様1 に記載のタービン動翼。
【００５９】
［実施態様10 ］
タービン動翼を提供する方法であって：
動翼根元から半径方向外側に延びるタービン動翼を提供することを含み、
タービン動翼は、タービン動翼の遠位端に形成された動翼先端、および動翼根元と
動翼先端との間に延びるエーロフォイルを含み、前記エーロフォイルは、前記エー
ロフォイルの前縁と後縁との間に延在する対向する圧力側及び吸込み側と、前記前
縁と前記後縁との間に位置する最大厚さを有し；および
動翼先端に連結されたウィングレットを提供することを含み、前記ウィン
グレットは、前記前縁と前記最大厚さとの間の立ち上がり点から前記最大厚さと前
記後縁との間の立ち下がり点までの前記圧力側及び前記吸込み側の少なくとも一方
から横方向外側に延在し、前記ウィングレットは、エーロフォイルから離れた動翼
先端の漏れ空気の流れをガイドするように構成されており、前記ガイドは漏れ空気
から形成された渦を圧縮し、前記ガイドはさらに、周囲に規定された動翼通路を通
って動翼先端を横切る圧力損失を低減させる、前記方法。
［実施態様11 ］
前記ウィングレットの側面を半径方向内方に傾けて、前記ウィングレッ
トの前記側面の少なくとも一部の上に複合曲線を形成する工程をさらに含む、実施
態様10 に記載の方法。
［実施態様12 ］
動翼先端から所定の半径方向距離だけ前記ウィングレットを離間させる
工程をさらに含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様13 ］
ウィングレットを前記動翼先端の上面と整列させることをさらに含み、
ウィングレットを前記動翼先端の上面に対して連続的な配置に配置する、実施態様
１０に記載の方法。
［実施態様14 ］
動翼先端の渦始点にウィングレットの立ち上がり点を位置付けることを
さらに含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様15 ］
固定シュラウドは動翼通路をさらに規定し、動翼先端の渦始点にウィン
グレットの先端を配置することは、エーロフォイルの圧力側と吸込み側との間の圧
力勾配のベクトル和が固定シュラウド近傍の空気の相対運動量よりも大きくなるウ
ィングレットの立ち上がり点を位置決めすることを含む、実施態様１４に記載の方
法。
［実施態様16 ］
動翼先端に規定された冷却開口装置を提供することをさらに備え、前記
冷却開口装置は、冷却空気を前記ウィングレットに送るように構成される、実施態
様１０に記載の方法。
【００６０】
ターボファンエンジンであって：
多段圧縮機を含むコアエンジン；および
前記コアエンジンで発生したガスによって駆動されるタービンにより動力を与えら
れるファンであって、
前記タービンが：を含むタービン動翼を含む。
【００６１】
動翼根元；
動翼先端；および
前記動翼根元と前記動翼先端との間に延在するエーロフォイルであって、前記エー
ロフォイルは前記エーロフォイルの前縁と後縁との間に伸びる対向する圧力および
吸込み側を有し、前記エーロフォイルは前記前縁および前記後縁との間に位置する
最大厚さを有し、
前記動翼先端は、前記前縁と後縁の前記最大厚さとの間の立ち上がり点から、前記
最大厚さと前記後縁の間の立ち下がり点までの前記圧力側および前記吸込み側の少
なくとも一方から横方向外側に延びるウィングレットを含む、タービン動翼。
［実施態様18 ］
前記タービン動翼は固定シュラウドにより囲まれており、前記動翼先端
は、先端隙間により前記固定シュラウドから離間され、前記ウィングレットの前記
立ち上がり点は、前記エーロフォイルの前記圧力側と前記吸込み側との間の圧力勾
配のベクトル和が、前記固定シュラウド近傍の相対的な空気の慣性よりも大きくな
る位置に配置される、実施態様１７に記載のターボファンエンジン。
［実施態様19 ］
前記ウィングレットは、前記前縁および前記最大厚さとの間の前記立ち
上がり点から後方に延びる前部第１部分を含み、前記第１部分は凸状の前縁を備え
る、実施態様１７に記載のターボファンエンジン。
［実施態様20 ］
前記ウィングレットは、前記第１部分から後方に延在する後方第２部分
を備え、前記第２部分は、凹状の後縁を含む、実施態様１８に記載のターボファン
エンジン。
［実施態様21 ］
前記ウィングレットは、前記ウィングレットの前記側面の少なくとも一
部にわたって複合曲線を形成する側面を備える、実施態様１７に記載のターボファ
ンエンジン。
［実施態様22 ］
前記ウィングレットの前記側面は、半径方向内向きに傾斜している、実
施態様２１に記載のターボファンエンジン。
【００６２】
［実施態様23 ］
前記ウィングレットが、前記動翼先端から所定の半径方向距離だけ離れ
た、前記圧力側および前記吸込み側の少なくとも一方から横方向外側に延在する、
実施態様17 に記載のターボファンエンジン。
［実施態様24 ］
前記動翼先端が上面を含み、前記ウィングレットが、前記動翼先端上面
と連続する上面を備え、前記ウィングレットが前記吸込み側から横方向外側に延在
する、実施態様１７に記載のターボファンエンジン。
［実施態様25 ］
前記タービンを取り囲む固定シュラウドをさらに備え、前記固定シュラ
ウドおよび前記動翼先端はそれらの間に隙間を規定し、漏れ空気が前記隙間を通っ
て流れ前記エーロフォイルの前記吸込み側に渦を形成し、前記ウィングレットは、
渦を前記エーロフォイルから離れてガイドし、そこからの圧力損失を減少させるよ
うに構成されている、実施態様１７に記載のターボファンエンジン。
［実施態様26 ］
前記動翼先端が、冷却空気を前記ウィングレットに流すように構成された冷却開口装置をさらに備える、実施態様１７に記載のターボファンエンジン。
【符号の説明】
【００６３】
１００   ターボファンエンジン
１１２   長手方向軸
１１４   ファンアセンブリ
１１６   コアタービンエンジン
１１８   外部ケーシング
１１９   固定シュラウド
１２０   環状入口
１２２   ＬＰ圧縮機
１２４   ＨＰ圧縮機
１２６   燃焼セクション
１２８   ＨＰタービン
１３０   ＬＰタービン
１３２   ジェット排気ノズル部
１３４   ＨＰシャフトまたはスプール
１３６   ＬＰシャフトまたはスプール
１３７   コア空気流路
１３８   可変ピッチファン
１４０   ファン動翼
１５０   ナセル
１５６   バイパス空気流路
１５８   空気の風量
１６０   入口
１６２   第１部分
１６４   第２部分
１６６   燃焼ガス
１６８   ＨＰタービン静翼
１７０   ＨＰタービン動翼
１７１   隙間
１７２   ＬＰタービン静翼
１７４   ＬＰタービン動翼
１７６   ファンノズル排気セクション
１７８   高温ガス流路
２０１   蟻ほぞ
２０２   エーロフォイル
２０３   動翼根元
２０４   先端
２１０   圧力側
２１２   吸込み側
２１３   キャンバ
２１４   前縁
２１５   翼弦
２１６   後縁
２１８   前方セクション
２２０   第１のエーロフォイルの側壁
２２２   第２のエーロフォイルの側壁
２２４   第１スクイーラ先端リブ
２２６   第２スクイーラ先端リブ
２２８   先端軌条
２３０   先端キャビティ
２３２   先端フロア
２３４   外表面
２３６   先端軌条上面
２４０   漏れ流れ
２４２   渦
２４４   渦始点
２５０   ウィングレット
２５２   立ち上がり点
２５４   立ち下がり点
２５５   前部第１部分
２５６   前縁
２５７   後方第２部分
２５８   後方第２部分
２６０   ウィングレット上面
２６２   ウィングレット底面
２６４   ウィングレット側面
２６６   底部フィレット
２９０   吸込み側点
４０４   第１の代替タービン動翼
４４２   境界層
４５０   第１ウィングレット
４５２   第１立ち上がり点
４５４   第１立ち下がり点
４５９   第１領域
４６０   ウィングレット上面
４６１   第２領域
４６６   底部フィレット
４７０   第２ウィングレット
４７２   第２立ち上がり点
４７４   第２立ち下がり点
４７６     底部フィレット
４７８   ウィングレット底面
４９０   圧力側点
７０４   第２の代替動翼先端
７５０   第１ウィングレット
７５２   第１立ち上がり点
７５４   第１立ち下がり点
７６０   ウィングレット上面
７６１   連続領域
７７０   第２ウィングレット
７７２   第２立ち上がり点
７７４   第２立ち下がり点
１０００   冷却開口装置
１００２   冷却開口装置
１００４   冷却チャネル
１００６   第１の端部
１００８   第２の端部
１０１０   内表面
１０１２   外側
１０１４   内側
１１００   冷却開口装置
１１０２   第１の開口部
１１０４   第２の開口部
１１０６   冷却チャネル
１１０８   第１の端部
１１１０   第２の端部
１１１２   外表面
１１１４   内表面
１２００   冷却開口装置
１２０２   第１の開口部
１２０４   第２の開口部
１２０６   冷却チャネル
１２０８   第１の端部
１２１０   第２の端部
１６０４   第３の代替動翼先端
１６５０   第１のウィングレット
１６５２   第１のサブウィングレット
１６５４   第２のサブウィングレット
１６５６   第３のサブウィングレット
１６５８   立ち上がり点
１６６０   立ち上がり点
１６６２   立ち下がり点
１６６４   立ち上がり点
１６６６   立ち下がり点
１６６８   立ち上がり点
１６７０   第２のウィングレット
１６７２   立ち下がり点
１７０４   第４の代替動翼先端
１７５０   第１のウィングレット
１７６０   先端バッフル
１７６２   第１ポケット
１７６４   第２ポケット
１８００   第１代替タービン動翼
１８０２   エーロフォイル
１８０４   先端
１８１４   前縁
１８１６   後縁
１８５０   ウィングレット
１８５２   先端上面
１９００   第２代替タービン動翼
１９０２   エーロフォイル
１９０４   先端
１９０６   曲率
１９５０   ウィングレット
１９５２   先端上面
【図１】
2017106449.tif 000003
【図２】
2017106449.tif 000004
【図３】
2017106449.tif 000005
【図４】
2017106449.tif 000006
【図５】
2017106449.tif 000007
【図６】
2017106449.tif 000008
【図７】
2017106449.tif 000009
【図８】
2017106449.tif 000010
【図９】
2017106449.tif 000011
【図１０】
2017106449.tif 000012
【図１１】
2017106449.tif 000013
【図１２】
2017106449.tif 000014
【図１３】
2017106449.tif 000015
【図１４】
2017106449.tif 000016
【図１５】
2017106449.tif 000017
【図１６】
2017106449.tif 000018
【図１７】
2017106449.tif 000019
【図１８】
2017106449.tif 000020
【図１９】
2017106449.tif 000021
【外国語明細書】
2017106449000001.pdf