(57)【要約】      （修正有）【課題】より効率的でより容易に設置及び／又は取り外すことができるファンを有するガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン１０のタイシャフトは、ガスタービンエンジンのコア１６によって該ガスタービンエンジンの軸方向（Ａ）の周りで回転可能である。ガスタービンエンジンは更に、複数のファンブレード４０及びフレームを有するモジュールファン３８を含む。複数のファンブレードは、フレームに取り付けられ、該フレームは、ガスタービンエンジンのタイシャフト上で滑動可能に受けられる。モジュールファンは更に、フレームをガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けて、モジュールファンをガスタービンエンジンに取り外し可能に設置する。【選択図】図１
2017096273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向（Ａ）を定めるガスタービンエンジンであって、
コア（１６）と、
前記コア（１６）によって前記軸方向（Ａ）の周りに回転可能なタイシャフト（８６）と、
モジュールファン（３８）と、
を備え、前記モジュールファン（３８）が、
複数のファンブレード（４０）と、
前記複数のファンブレード（４０）が取り付けられ、前記ガスタービンエンジンのタイシャフト（８６）上に滑動可能に受けられるフレーム（１０２）と、
前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）を前記ガスタービンエンジンのタイシャフト（８６）に取り外し可能に取り付けて、前記ガスタービンエンジンにおいて前記モジュールファン（３８）を取り外し可能に設置するようにする取付部材（１１４）と、
を含む、ガスタービンエンジン。
【請求項２】
前記フレーム（１０２）が開口（１０６）を定め、前記フレーム（１０２）が、前記開口（１０６）を通って前記タイシャフト（８６）上に滑動可能に受けられる、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
前記複数のファンブレード（４０）が各々、ピッチ軸（Ｐ）を定め、前記モジュールファン（３８）が更に、前記複数のファンブレード（４０）をそれぞれのピッチ軸（Ｐ）の周りに回転させるためのピッチ変更機構（４４）を含み、該ピッチ変更機構（４４）が、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）に取り付けられるか又は一体化される、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記モジュールファン（３８）が更に、１又はそれ以上のファンカウンターウェイト（８４）を含み、該１又はそれ以上のファンカウンターウェイト（８４）が、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）に取り付けられるか又は一体化される、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
前記ガスタービンエンジンが半径方向（Ｒ）を定め、前記ガスタービンエンジンが更に、前記半径方向（Ｒ）に沿って前記タイシャフト（８６）から離間して配置された構造部材（９０）を備え、前記構造部材（９０）が、前記半径方向（Ｒ）に沿って内面（１０８）を定め、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）の一部が、前記構造部材（９０）の内面（１０８）と滑動可能に相互連結する、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記構造部材（９０）が、前記内面（１０８）上にリップ（１１２）を含み、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）が、前記構造部材（９０）の内面（１０８）上でリップ（１１２）と当接する、請求項５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記ガスタービンエンジンが、出力ギアボックス（４６）を更に備え、前記コア（１６）がタービン駆動シャフトを含み、前記タイシャフト（８６）が、前記出力ギアボックス（４６）を通じて前記タービン駆動シャフトに機械的に結合される、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記モジュールファン（３８）が更にディスク（４２）を含み、前記複数のファンブレード（４０）の各々が前記ディスク（４２）に取り付けられ、前記ディスク（４２）が、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）に取り付けられるか又は一体化される、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）が、前方側面及び後方側面を定め、前記取付部材（１１４）が、前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）の前方側面において前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）をタイシャフト（８６）に取り外し可能に取り付ける、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記取付部材（１１４）が、前記タイシャフト（８６）に螺着係合されるナットであり、該ナットが、前記タイシャフト（８６）に係合されたときに前記モジュールファン（３８）のフレーム（１０２）を前記軸方向（Ａ）にほぼ沿って後方に押し付けるように構成される、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、全体的に、ガスタービンエンジン用のファンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジン用のモジュールファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般に、互いに流れ連通して配列されたファン及びコアを含む。作動時には、ファンを通過する空気の少なくとも一部は、コアの入口に提供される。このような空気の一部は、燃焼セクションに到達するまで、１又はそれ以上の圧縮機によって漸次的に圧縮され、ここで圧縮された空気と燃料が混合されて燃焼し、燃焼ガスを提供する。燃焼ガスは、１又はそれ以上のタービンに送られて、１又はそれ以上のタービンを駆動する。次に、１又はそれ以上のタービンは、それぞれのシャフトを介して１又はそれ以上の圧縮機を駆動する。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを通って、例えば大気に送られる。
【０００３】
１又はそれ以上の圧縮機を駆動することに加えて、シャフトは更に、例えばギアボックスを通じてファンを駆動することができる。ギアボックスは、より優れた効率を得るために、ファンに比べてより高速でシャフトを回転できるようにする。特定のガスタービンエンジンのファンは更に、効率を更に向上させるための様々な構成要素を含む。例えば、特定のファンは、複数のファンブレードの各々のピッチを変更するため、ファンの複数のファンブレードと連動可能なピッチ変更機構を含む。加えて、作動中のファンの平衡回転を確保するために、１又はそれ以上のファンカウンターウェイトを設けることができる。
【０００４】
これらファンの様々な構成要素の各々の設置が困難な場合があり、更にまた、これらファンの個々の構成要素の各々の保守が困難な場合もある。例えば、特定の実施形態において、これら構成要素の各々は、個別に設置されて、後端から１又はそれ以上の構造部材にボルト締結される。例えば、保守又は補修のためにこのような構成要素に手が届くようにするためには、この構成要素の周囲又は前方に位置する構成要素全てを取り外すことも必要となる。
【０００５】
従って、より効率的でより容易に設置及び／又は取り外すことができるファンを有するガスタービンエンジンが有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，８２１，０２９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はこの説明から明らかにすることができ、或いは本発明を実施することにより理解することができる。
【０００８】
本開示の１つの例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、軸方向Ａを定め、コアと、上記コアによって軸方向の周りに回転可能なタイシャフト（ｔｉｅ  ｓｈａｆｔ）と、モジュールファンと、を含む。モジュールファンは、複数のファンブレードと、フレームと、を含む。複数のファンブレードがフレームに取り付けられ、該フレームは、ガスタービンエンジンのタイシャフト上に滑動可能に受けられる。モジュールファンは更に、モジュールファンのフレームを上記ガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けて、上記ガスタービンエンジンにおいて上記モジュールファンを取り外し可能に設置するようにする取付部材を含む。
【０００９】
本開示の別の例示的な実施形態において、軸方向を定めるガスタービンエンジンのためのモジュールファンが提供される。ガスタービンエンジンは、コア及びタイシャフトを含み、該タイシャフトは、コアによって軸方向の周りに回転可能である。モジュールファンは、複数のファンブレード及びディスクを含む。複数のファンブレードは、ディスクに取り付けられる。モジュールファンは更に、フレームを含む。フレームは、モジュールファンがガスタービンエンジンに設置されたときに、ガスタービンエンジンのタイシャフトを覆ってフレームが滑動可能に受けられる開口を定める。モジュールファンは更に、モジュールファンがガスタービンエンジンに設置されたときに、モジュールファンのフレームをガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けるための取付部材を含む。
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１１】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の主題の種々の実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】本開示の別の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの前端の概略断面図。
【図３】例示的なガスタービンエンジンのファンが部分的に分解された、図２の例示的なガスタービンエンジンの前端の概略断面図。
【図４】本開示の別の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの各々のファン及びタイシャフトの前端の拡大断面図。
【図５】本開示の別の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの各々のファンのフレーム及びタイシャフトの前端の拡大断面図。
【図６】本開示の更に別の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの各々のファンのフレーム及びタイシャフトの前端の拡大断面図。
【図７】本開示の更に別の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの各々の構造部材及びファンのフレームの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的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意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。
【００１４】
次に、図全体を通して同じ参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、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の概略断面図である。より詳細には、図１の実施形態において、ガスタービンエンジンは、本明細書で「ターボファンエンジン１０」と呼ばれる、高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（基準として提供される長手方向中心線１２に平行に延びる）と、半径方向Ｒとを定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４と、該ファンセクション１４から下流側に配置されるコアタービンエンジン１６と、を含む。
【００１５】
図示の例示的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状入口２０を定める実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション３２と、を収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続する。圧縮機セクション、燃焼セクション２６、タービンセクション、及びノズルセクション３２は、全体としてコア空気流路を定める。
【００１６】
図示の実施形態において、ファンセクション１４は、ディスク４２に離間した状態で結合された複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図示のように、ファンブレード４０は、半径方向Ｒにほぼ沿ってディスク４２から外向きに延びる。ファンブレード４０が、全体としてファンブレード４０のピッチを一体となって変更するよう構成された好適なピッチ変更機構４４に動作可能に結合されたことにより、各ファンブレード４０は、ディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りに回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及びピッチ変更機構４４は、出力ギアボックス４６にわたってＬＰシャフト３６により長手方向軸線１２の周りを共に回転可能である。出力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６に対するファン３８の回転速度をより効率的な回転ファン速度に調整するための複数のギアを含む。
【００１７】
図１の例示的な実施形態を更に参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を増進させるよう空力的な曲線輪郭にされた回転可能な前方ハブ４８によって覆われる。加えて、例示的なファンセクション１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル５０を含む。ナセル５０は、複数の円周方向に離間した出口ガイドベーン５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるよう構成することができることは理解されたい。その上、ナセル５０の下流側セクション５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分にわたって延びて、これらの間にバイパス空気流通路５６を定めるようにすることができる。
【００１８】
ターボファンエンジン１０の作動中、所定容積の空気５８が、ナセル５０及び／又はファンセクション１４の関連する入口６０を通ってターボファン１０に流入する。所定容積の空気５８が、ファンブレード４０を通過すると、矢印６２で示される空気５８の第１の部分は、バイパス空気流通路５６に配向又は送られ、矢印６４で示される空気５８の第２の部分は、コア空気流路３７に、又はより具体的にはＬＰ圧縮機２２に配向又は送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との比率は、一般にバイパス比として知られる。次いで、空気の第２の部分６４の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４に送られて燃焼セクション２６に流入するときに増大し、ここで燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガス６６を提供する。
【００１９】
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られ、ここで、外側ケーシング１８に結合されたＨＰタービンステータベーン６８と、ＨＰシャフト又はスプール３４に結合されたＨＰタービンロータブレード７０との連続する段を介して、燃焼ガス６６から熱及び／又は運動エネルギーの一部が取り出され、従って、ＨＰシャフト又はスプール３４が回転を生じ、これによりＨＰ圧縮機２４の作動を維持する。次いで、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られ、ここで、外側ケーシング１８に結合されたＬＰタービンステータベーン７２と、ＬＰシャフト又はスプール３６に結合されたＬＰタービンロータブレード７４との連続する段を介して、熱及び運動エネルギーの第２の部分が燃焼ガスから取り出され、従って、ＬＰシャフト又はスプール３６が回転を生じ、これによりＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファン３８の回転を維持する。
【００２０】
その後、燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズルセクション３２を通って送られて、推進力をもたらす。同時に、空気の第１の部分６２は、バイパス空気流通路５６を通って送られるときにその圧力が実質的に増大し、その後、ターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排出されて、同様に推進力をもたらすようになる。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排気ノズルセクション３２は、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス経路７８を少なくとも部分的に定める。
【００２１】
しかしながら、図１に示した例示的なターボファンエンジン１０は例証に過ぎず、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１０は、他の何れかの好適な構成を有することができる点は理解されたい。また、更に他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、他の何れかの好適なガスタービンエンジンに組み込むことができる点も理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、例えば、ターボプロップエンジンに組み込むことができる。
【００２２】
ここで図２を参照すると、本開示の例示的な１つの実施形態による、ターボファンエンジン１０の前端の概略断面図が示される。少なくとも特定の例示的な実施形態において、図２に示す例示的なターボファンエンジン１０は、図１を参照して上記で説明した例示的なターボファンエンジン１０と実質的に同様に構成することができる。従って、同じ又は同様の参照符号は、同じ又は同様の部品を示すことができる。
【００２３】
図２に示すように、ターボファンエンジン１０は一般に、複数のファンブレード４０を有するモジュールファン３８を含み、複数のファンブレード４０の各々はディスク４２に取り付けられる。より具体的には、各ファンブレード４０は、半径方向Ｒに沿って内端においてベース８０を定める。各ファンブレード４０は、ベース８０においてそれぞれのトラニオン機構８２を介してディスク４２に結合される。図示の実施形態では、ベース８０は、トラニオン機構８２の相応する形状にされたダブテールスロット内に受けられるダブテールとして構成される。しかしながら、他の特定の実施形態において、ベース８０は、他の何れかの好適な方式でトラニオン機構８２に取り付けることができる。例えば、ベース８０は、ピン留め接続又は他の何れかの好適な接続を用いてトラニオン機構８２に取り付けることができる。留意すべきことに、トラニオン機構８２は、それぞれのファンブレード４０のピッチ軸Ｐの周りにそれぞれのファンブレード４０の回転を可能にする。
【００２４】
加えて、図示の実施形態において、ターボファンエンジン１０の例示的なモジュールファン３８は、複数のファンブレード４０の各々をそれぞれのピッチ軸Ｐの周りに回転させるためのピッチ変更機構４４を含む。ピッチ変更機構４４は一般に、それぞれのピッチ軸Ｐの周りの複数のファンブレード４０の回転を可能にするため、１又はそれ以上のアクチュエータ、ユニゾンリング、その他を含むことができる。更に、例示的なモジュールファン３８は、例えば、ファン３８が作動中に確実に平衡にするために複数のカウンターウェイト８４を含む。しかしながら、他の例示的な実施形態では、例示的なファン３８は、複数のファンブレード４０のピッチを変更するための他の何れかの好適な構成／ピッチ変更機構４４を含むことができる点を理解されたい。例えば、図示の例示的なピッチ変更機構４４は、１又はそれ以上の回転アクチュエータを含むが、ピッチ変更機構４４は、その代わりに１又はそれ以上の線形アクチュエータ又は他の何れかの好適な機構を含むことができる。
【００２５】
更に、図１の例示的なターボファンエンジン１０と同様に、図２に示す例示的なターボファンエンジン１０は、ターボファンエンジン１０に設置されたときにコア１６に機械的に結合される。より詳細には、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａに沿って延びるタイシャフト（ｔｉｅ  ｓｈａｆｔ）８６を含む。以下でより詳細に検討するように、モジュールファン３８は、ターボファンエンジン１０に設置されたときにタイシャフト８６に結合される。加えて、タイシャフト８６は、コア１６のタービン駆動シャフトによって軸方向Ａの周りに回転可能である。より詳細には、出力ギアボックス４６を通じて（及び図示の実施形態では、タイシャフト８６と出力ギアボックス４６を結合する構造アーム８９を通じて）タービン駆動シャフトに機械的に結合される。少なくとも特定の例示的な実施形態において、タービン駆動シャフトは、ターボファンエンジン１０のＬＰシャフト３６とすることができる。
【００２６】
図２を更に参照すると、ターボファンエンジン１０は更に、ターボファンエンジン１０の半径方向Ｒに沿ってタイシャフト８６から離間して配置される構造部材９０を含む。構造部材９０は、タイシャフト８６と共に回転可能であり、より詳細には、構造アーム８９を通じてタイシャフト８６に剛体取付される。従って、構造部材９０はまた、出力ギアボックス４６を通じてタービン駆動シャフトに機械的に結合される。
【００２７】
図示の実施形態における構造部材９０は、１又はそれ以上のファン軸受９４を通じて固定フレーム組立体９２によって支持される。フレーム組立体９２は、コア１６の外側ケーシング１８のように、コア空気流路３７を通ってコア１６に接続される。図示の実施形態において、コア１６は、前方ベーン９６及びストラット９８を含み、各々は、コア１６の外側ケーシング１８とフレーム組立体９２との間の構造的支持を提供する。加えて、ＬＰ圧縮機２２は、入口ガイドベーン１００を含む。更に、前方ベーン９６、ストラット９８及び入口ガイドベーン１００は、コア空気流路３７に提供されるファン３８を通過した空気の流れの一部を調整して配向し、例えば、圧縮機セクションの効率を向上させるよう構成することができる。
【００２８】
加えて、図示の実施形態において、１又はそれ以上のファン軸受９４は、前方ボール軸受と、該前方ボール軸受の後方に位置する２つのローラー軸受とを含む。しかしながら、他の例示的な実施形態において、モジュールファン３８並びにタイシャフト８６及び構造部材９０の回転を支持するために他の何れかの数及び／又はタイプの軸受を設けてもよい。例えば、他の例示的な実施形態において、１又はそれ以上のファン軸受９４は、ペア（２つ）のテーパー付きローラー軸受又は他の何れかの好適な軸受を含むことができる。
【００２９】
ここで図３を参照するとモジュールファン３８は、ターボファンエンジン１０に取り外し可能に設置される。図３は、図２の例示的なターボファンエンジン１０の前端を描いており、ここでモジュールファン３８は部分的に除外されている。図示のように、モジュールファン３８は、一般に、軸方向Ａに沿ってタイシャフト８６上に滑動可能に受けられるフレーム１０２を含む。詳細には図示の実施形態において、フレーム１０２は、半径方向Ｒに沿った内側部分１０４を含み、該内側部分１０４は、軸方向Ａに沿ってタイシャフト８６上に滑動可能に受けられる。例えば、フレーム１０２及び詳細にはフレーム１０２の内側部分１０４は、フレーム１０２が軸方向Ａに沿ってタイシャフト８６を覆って滑動可能に受けられる開口１０６を定める。
【００３０】
更に、構造アーム８９を通じてタイシャフト８６に剛性取付された例示的な構造部材９０は、軸方向Ａにほぼ沿って延び、半径方向Ｒに沿って内面１０８を定める。モジュールファン３８のフレーム１０２の後方部分１１０は、半径方向Ｒに沿って対応する外面１１１を定める。フレーム１０２の後方部分１１０の外面１１１は、軸方向Ａに沿って構造部材９０の内面１０８と滑動可能に相互連結する。加えて、構造部材９０は、内面１０８上にリップ１１２を含み、モジュールファン３８がターボファンエンジン１０に設置されたときに、モジュールファン３８のフレーム１０２の後方部分１１０が、構造部材９０の内面１０８上のリップ１１２に当接するようになる。
【００３１】
留意すべきことに、フレーム１０２は、軸方向Ａに沿ってタイシャフト８６及び構造部材９０に対して滑動可能であるが、フレーム１０２は、円周方向（すなわち、ターボファンエンジン１０の軸方向中心線１２の周りに延びる方向、図示せず）に沿ってタイシャフト８６及び／又は構造部材９０に固定することができる。具体的には、フレーム１０２は、円周方向に沿ってタイシャフト８６及び／又は構造部材９０に固定することができ、タイシャフト８６及び構造部材９０の回転によりフレーム１０２が回転するようになる。フレーム１０２、タイシャフト８６及び／又は構造部材９０は、円周方向に沿ってこれらの構成要素を固定するためのあらゆる好適な構成を定めることができる。例えば、タイシャフト８６及びフレーム１０２によって定められる開口１０６は、対応する非円形形状を定めることができ、及び／又は構造部材９０の内面１０８及びフレーム１０２の後方部分１１０は、対応する非円形形状を定めることができる。但し、代替として、フレーム１０２は、例えば、取付部材１１４（以下で検討する）と構造部材９０のリップ１１２との間の機械的摩擦によりタイシャフト８６及び／又は構造部材９０に固定することができる。
【００３２】
更に、上記で検討したように、例示的なモジュールファン３８は、複数のファンブレード４０を回転させるためのピッチ変更機構（４４）と、該複数のファンブレード４０が取り付けられるディスク４２と、ファン３８の平衡回転を確保するための１又はそれ以上のファンカウンターウェイト８４と、を含む。図示の実施形態において、モジュールファン３８のフレーム１０２は、ピッチ変更機構４４と、ディスク４２と、装着又は一体化される１又はそれ以上のファンカウンターウェイト８４と、を含む。より具体的には、図示の実施形態において、ディスク４２は、フレーム１０２の一部として構成され、１又はそれ以上のファン３８のカウンターウェイト８４もまた、フレーム１０２の一部として構成され、更にピッチ変更機構４４もまた、フレーム１０２の一部として構成される。
【００３３】
ここでタイシャフト８６及びフレーム１０２の前端の拡大断面図を示す図４を参照すると、モジュールファン３８は更に、モジュールファン３８のフレーム１０２をターボファンエンジン１０のタイシャフト８６に取り外し可能に取り付けて、モジュールファン３８をターボファンエンジン１０に取り外し可能に設置するための取付部材１１４を含む。図示のように、モジュールファン３８のフレーム１０２は、一般に、前方側面１１６及び後方側面１１８を定める。図示の実施形態における取付部材１１４は、モジュールファン３８のフレーム１０２をモジュールファン３８の前方側面１１６においてタイシャフト８６に取り外し可能に取り付ける。留意すべきことに、取付部材１１４は、モジュールファン３８のフレーム１０２をタイシャフト８６に取り外し可能に取り付けるための何らかの好適な取付部材１１４とすることができる。図示の実施形態のような特定の例示的な実施形態において、取付部材１１４は、タイシャフト８６に螺着係合されるナットとして構成され、タイシャフト８６に係合されたときに軸方向Ａにほぼ沿って後方に向けてモジュールファン３８のフレーム１０２を押し付けるように構成することができる。より具体的には、ナットは、モジュールファン３８を軸方向Ａに沿って後方に押し付けて、モジュールファン３８が構造部材９０の内面１０８上でナットと先端１１２との間で押し付けられるようにすることができる。留意すべきことに、特定の例示的な実施形態において、取付部材１１４は、ファン３８のフレーム１０２に作用する後方押圧力Ｆ1を定めることができる。取付部材１１４の後方押圧力Ｆ1は、作動中のファン３８によって発生する最大推力量Ｆ２よりも大きいとすることができる。具体的には、後方押圧力Ｆ1と最大推力量Ｆ２の比は、少なくとも約１．２：１、少なくとも約１．５：１、少なくとも約１．７：１、又は少なくとも約２．１など、少なくとも約１．１：１とすることができる。
【００３４】
しかしながら、他の例示的な実施形態において、取付部材１１４は、モジュールファン３８のフレーム１０２をタイシャフト８６に解除可能に結合する他の何れかの好適な装置とすることができる。例えば、他の例示的な実施形態において、取付部材１１４は、フレーム１０２及びフレーム１０２の前方側面１１６においてタイシャフト８６を通って延びる開口を通じて滑動可能に受けられるピン又はボルトとすることができる。加えて、更に他の例示的な実施形態において、ファン３８は、例えば、取付部材１１４がタイシャフト８６に確実に取り付けられたままとするための二次保持特徴要素を含むことができる。例えば、ここで図５及び６を概略的に参照すると、本開示の２つの他の例示的な実施形態によるタイシャフト８６の前端とフレーム１０２の拡大断面図が示される。図５の実施形態において、ファン３８は更に、取付部材１１４が意図せずに取り外されるのを防ぐため、取付部材１１４（例えば、ナット）の前方でタイシャフト８６に取り付けられるスナップリング１２２を含む。加えて、図６の実施形態において、ファン３８は更に、同様に取付部材１１４が意図せずに取り外されるのを防ぐために、取付部材１１４（例えば、ナット）の前方でタイシャフト８６における開口を通って延びるピン１２４を含む。
【００３５】
ここで特に図３を参照すると、図２の例示的なモジュールファン３８が、取付部材１１４が除去され、モジュールファン３８がタービンエンジンから部分的に分解された状態で示されている。図示のように、モジュールファン３８は、ターボファンエンジン１０から単一のモジュールとして取り外され、或いは、矢印１２０で示されるように、取付部材１１４を取り外して、ターボファンエンジン１０のフレーム１０２を軸方向Ａに沿って前方に滑動させることによりターボファンエンジン１０からユニットとして取り外すことができる。このような構成によって、モジュールファン３８を単一モジュールとして設置し且つターボファンエンジン１０から取り外しことが可能となる。加えて、モジュールファン３８は、単一のファンモジュールとして予組立されたファン３８を単にタイシャフト８６上に滑動させ、次いで構造部材９０内でモジュールファン３８の前方側面１１６から取付部材１１４を締結することによりモジュールファン３８を所定位置に固定することによって比較的容易にターボファンエンジン１０内及びに設置することができる。
【００３６】
しかしながら、他の例示的な実施形態において、モジュールファン３８及び／又はターボファンエンジン１０は、他の何れかの好適な構成を有することができる点は理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、例示的なモジュールファン３８のフレーム１０２は、取り付けられ又は一体化された図２及び図３に示された構成要素の全てを含まなくてもよい。加えて、又は代替として、他の例示的な実施形態において、例示的なモジュールファン３８のフレーム１０２は、図２及び図３に示されていない及び／又は本明細書で記載されていない構成要素を追加として含めることができる。例えば、更に他の例示的な実施形態において、ファン３８は、ターボファンエンジン１０にモジュールファン３８を設置するための補助的な取付手段を含むことができる。例えば、フレーム１０２の後方部分１１０は、ファン３８のフレーム１０２を例えば構造部材９０に取り付ける補助的な取付特徴要素として構成することができる。具体的には、図７を概略的に参照すると、本開示の例示的な実施形態によるフレーム１０２及び構造部材９０の断面図が示され、フレーム１０２の後方部分１１０は、タイシャフト８６の故障時にモジュールファン３８が分解されるのを防ぐために、フレーム１０２の後方部分１１０を構造部材９０に取り付けるための特徴要素を含むことができる。詳細には図示の実施形態において、フレーム１０２の後方部分１１０は、半径方向Ｒに沿って外向きに延びる複数の歯１２６を含む。加えて、構造部材９０は、半径方向Ｒに沿って内向きに延びる複数の歯１２８を含む。ファン３８が設置されると、後方部分１１０の歯１２６は、構造部材９０の歯１２８の後方に位置付けられ、構造部材９０の歯１２８と位置ずれしてファン３８が所定位置にロックされるようにする。
【００３７】
更に、図２及び３の実施形態において、ターボファンエンジンは、ギア付きの可変ピッチファンターボファンエンジンとして構成されているが、他の例示的な実施形態においては、本開示の態様は、他の何れかの好適なターボファンエンジン及び／又は他の何れかの好適なガスタービンエンジン（ターボプロップエンジンなど）に組み込むことができる点は理解されたい。
【００３８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。請求項において、ある構成要素の前に定冠詞「ｓａｉｄ」が使用される場合、このような使用は、定冠詞「ｔｈｅ」によって示され且つ請求項に記載される主題の範囲内に含まれない環境要素と請求項に記載された構成要素とを区別することを意図していることは理解されるであろう。加えて、定冠詞「ｓａｉｄ」を含まない請求項において、定冠詞「ｔｈｅ」は、請求項に記載された構成要素を識別するのに使用される。
【００３９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
軸方向を定めるガスタービンエンジンであって、
コアと、
上記コアによって上記軸方向の周りに回転可能なタイシャフトと、
モジュールファンと、
を備え、
上記モジュールファンが、
複数のファンブレードと、
上記複数のファンブレードが取り付けられ、上記ガスタービンエンジンのタイシャフト上に滑動可能に受けられるフレームと、
上記モジュールファンのフレームを上記ガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けて、上記ガスタービンエンジンにおいて上記モジュールファンを取り外し可能に設置するようにする取付部材と、
を含む、ガスタービンエンジン。
［実施態様２］
上記フレームが開口を定め、上記フレームが、上記開口を通って上記タイシャフト上に滑動可能に受けられる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様３］
上記複数のファンブレードが各々、ピッチ軸を定め、上記モジュールファンが更に、上記複数のファンブレードをそれぞれのピッチ軸の周りに回転させるためのピッチ変更機構を含み、該ピッチ変更機構が、上記モジュールファンのフレームに取り付けられるか又は一体化される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様４］
上記モジュールファンが更に、１又はそれ以上のファンカウンターウェイトを含み、該１又はそれ以上のファンカウンターウェイトが、上記モジュールファンのフレームに取り付けられるか又は一体化される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様５］
上記ガスタービンエンジンが半径方向を定め、上記ガスタービンエンジンが更に、上記半径方向に沿って上記タイシャフトから離間して配置された構造部材を備え、上記構造部材が、上記半径方向に沿って内面を定め、上記モジュールファンのフレームの一部が、上記構造部材の内面と滑動可能に相互連結する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様６］
上記構造部材が、上記内面上にリップを含み、上記モジュールファンのフレームが、上記構造部材の内面上でリップと当接する、実施態様５に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様７］
上記構造部材が、ガスタービンエンジンのタイシャフトと共に回転可能である、実施態様５に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様８］
上記構造部材が、１又はそれ以上の軸受を通じて固定フレームによって支持される、実施態様５に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様９］
上記ガスタービンエンジンが、出力ギアボックスを更に備え、上記コアがタービン駆動シャフトを含み、上記タイシャフトが、上記出力ギアボックスを通じて上記タービン駆動シャフトに機械的に結合される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１０］
上記モジュールファンが更にディスクを含み、上記複数のファンブレードの各々が上記ディスクに取り付けられ、上記ディスクが、上記モジュールファンのフレームに取り付けられるか又は一体化される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１１］
上記モジュールファンのフレームが前方側面及び後方側面を定め、上記取付部材が、上記モジュールファンのフレームの前方側面において上記モジュールファンのフレームをタイシャフトに取り外し可能に取り付ける、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１２］
上記取付部材が上記タイシャフトに螺着係合されるナットであり、該ナットが、上記タイシャフトに係合されたときに上記モジュールファンのフレームを上記軸方向にほぼ沿って後方に押し付けるように構成される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１３］
上記タイシャフトが軸方向に沿って延び、該タイシャフトが、少なくとも部分的にコアの前方で位置付けられる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１４］
上記取付部材が後方押圧力を定め、上記ファンが、作動中に最大推力量を生成するよう構成され、上記取付部材の後方押圧力と上記ファンの最大推力量との比が、少なくとも約１．１：１である、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１５］
軸方向を定めるガスタービンエンジンのためのモジュールファンであって、上記ガスタービンエンジンがコア及びタイシャフトを含み、該タイシャフトが、コアによって軸方向の周りに回転可能であり、
上記モジュールファンが、
複数のファンブレードと、
複数のファンブレードが取り付けられるディスクと、
フレームと、
を備え、上記フレームには上記ディスクが取り付けられるか又は一体化され、該フレームは、上記モジュールファンがガスタービンエンジンに設置されたときに、該ガスタービンエンジンのタイシャフトを覆って上記フレームが滑動可能に受けられる開口を定め、
上記モジュールファンが更に、
該モジュールファンがガスタービンエンジンに設置されたときに、上記モジュールファンのフレームをガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けるための取付部材を備える、モジュールファン。
［実施態様１６］
上記複数のファンブレードが各々、ピッチ軸を定め、上記モジュールファンが更に、上記複数のファンブレードをそれぞれのピッチ軸の周りに回転させるためのピッチ変更機構を含み、該ピッチ変更機構が、上記モジュールファンのフレームに取り付けられるか又は一体化される、実施態様１５に記載のモジュールファン。
［実施態様１７］
上記フレームは、上記モジュールファンがガスタービンエンジンに設置されたときに、該ガスタービンエンジンの構造部材と滑動可能に相互連結する外面を含む、実施態様１５に記載のモジュールファン。
［実施態様１８］
上記フレームの外面が、該フレームの後方側面に位置付けられる、実施態様１７に記載のモジュールファン。
［実施態様１９］
上記モジュールファンのフレームが前方側面及び後方側面を定め、上記取付部材が、上記モジュールファンのフレームの前方側面において上記モジュールファンのフレームを上記ガスタービンエンジンのタイシャフトに取り外し可能に取り付けるよう構成されている、実施態様１５に記載のモジュールファン。
［実施態様２０］
上記取付部材は、上記モジュールファンがガスタービンエンジンに取り付けられたときに、上記タイシャフトを螺着係合して、上記モジュールファンのフレームを軸方向にほぼ沿って後方に押し付けるためのナットである、実施態様１５に記載のモジュールファン。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向又は軸方向中心線
１４  ファンセクション
１６  コアタービンエンジン
１８  外側ケーシング
２０  入口
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排気セクション
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３７  コア空気流路
３８  ファン
４０  ブレード
４２  ディスク
４４  作動部材
４６  出力ギアボックス
４８  ナセル
５０  ファンケーシング又はナセル
５２  出口ガイドベーン
５４  下流側セクション
５６  バイパス空気流通路
５８  空気
６０  入口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ステータベーン
７０  タービンロータブレード
７２  ステータベーン
７４  タービンロータブレード
７６  ファンノズル排気セクション
７８  高温ガス経路
８０  ファンブレードのベース
８２  トラニオン機構
８４  カウンターウェイト
８６  タイシャフト
８８  ギアボックス
９０  構造部材
９２  フレーム組立体
９４  ファン軸受
９６  前方ベーン
９８  ストラット
１００  入口ガイドベーン
１０２  フレーム
１０４  ファンシャフト
１０６  開口
１０８  構造部材の内面
１１０  フレームの後方部分
１１２  リップ
１１４  取付部材
１１６  フレームの前方側面
１１８  フレームの後方側面
【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】
2017096273.tif 000009
【外国語明細書】
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