(57)【要約】      （修正有）【課題】ファン内にピッチ変更機構を実装可能な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のコアタービンエンジンに結合されたファン３８は複数のファンブレード４０を備えており、各ファンブレード４０は半径方向Ｒに沿って内端に基部８０を規定し、ファン３８は複数のファンブレード４０の基部８０を覆うハブ４８備える。ファン３８は複数のファンブレード４０の回転を支持する１つまたは複数の軸受９８、１００を備える。１つまたは複数の軸受９８、１００はガスタービンエンジンの半径方向Ｒに沿ってファン軸受半径Ｒ１を規定している。同様に、ハブ４８はガスタービンエンジンの半径方向Ｒに沿ってハブ半径Ｒ２を規定している。ファン軸受半径Ｒ１に対するハブ半径Ｒ２の比は、およそ３未満であり、ガスタービンエンジンのファン３８内において、さまざまな構成要素の所望の実装を可能としている。【選択図】図２
2017096269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向（Ｒ）を規定したガスタービンエンジンであって、
コアタービンエンジン（１６）と、
前記コアタービンエンジン（１６）に対して機械的に結合されたファン（３８）とを備え、前記ファン（３８）が、
複数のファンブレード（４０）であって、それぞれが、前記半径方向（Ｒ）に沿って内端に基部（８０）を規定した、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）それぞれの前記基部（８０）を覆い、前記半径方向（Ｒ）に沿ってハブ半径（Ｒ２）を規定したハブ（４８）と、
前記複数のファンブレード（４０）の回転を支持する１つまたは複数の軸受であって、前記半径方向（Ｒ）に沿ってファン軸受半径（Ｒ１）を規定しており、前記ファン軸受半径（Ｒ１）に対する前記ハブ半径（Ｒ２）の比が１．７５未満である、１つまたは複数の軸受と、
を備えた、ガスタービンエンジン。
【請求項２】
前記ファン軸受半径（Ｒ１）に対する前記ハブ半径（Ｒ２）の比が、１以上かつおよそ１．５以下である、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
最大離陸推力を発生するように構成され、前記最大離陸推力が、６０，０００ポンド未満である、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記ファン（３８）が、パワーギアボックス（４６）をさらに備え、前記ファン（３８）が、前記パワーギアボックス（４６）によって、前記コアタービンエンジン（１６）により駆動される、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
前記ファン（３８）が、前記複数のファンブレード（４０）それぞれのピッチを変更するピッチ変更機構（４４）をさらに備え、前記１つまたは複数の軸受が、前記半径方向（Ｒ）に沿って、前記ピッチ変更機構（４４）から外方に位置付けられた、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記１つまたは複数の軸受が、複数の軸受を含み、前記ファン軸受半径（Ｒ１）が、前記半径方向（Ｒ）に沿った最内軸受の半径である、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記半径方向（Ｒ）に沿った前記ファン軸受半径（Ｒ１）が、当該ガスタービンエンジンの長手方向中心線（１２）から前記１つまたは複数の軸受の中心軸または中心点までの距離である、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記複数のファンブレード（４０）が、前記ファン（３８）の動作中、最大回転速度で軸方向（Ａ）周りに回転可能であり、前記１つまたは複数の軸受が、前記最大回転速度での前記複数のファンブレード（４０）の回転中のＤＮ値として、少なくともおよそ８０万を規定した、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
半径方向（Ｒ）および軸方向（Ａ）を規定したガスタービンエンジンであって、
コアタービンエンジン（１６）と、
前記コアタービンエンジン（１６）に対して機械的に結合されたファン（３８）とを備え、前記ファン（３８）が、
複数のファンブレード（４０）であって、それぞれが、前記半径方向（Ｒ）に沿って内端に基部（８０）を規定しており、前記ファン（３８）の動作中、毎分およそ８，５００回転（ＲＰＭ）未満の最大回転速度で前記軸方向（Ａ）周りに回転可能である、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）の回転を支持する１つまたは複数の軸受であって、前記最大回転速度での前記軸方向（Ａ）周りの前記複数のファンブレード（４０）の回転中のＤＮ値として、少なくともおよそ６０万を規定した、１つまたは複数の軸受と、
を備えた、ガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記ファン（３８）が、前記複数のファンブレード（４０）それぞれの前記基部（８０）を覆うハブ（４８）をさらに備え、前記ハブ（４８）が、前記半径方向（Ｒ）に沿ってハブ半径（Ｒ２）を規定しており、前記１つまたは複数の軸受が、前記半径方向（Ｒ）に沿ってファン軸受半径（Ｒ１）を規定しており、前記ファン軸受半径（Ｒ１）に対する前記ハブ半径（Ｒ２）の比が１．７５未満である、請求項９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】
本主題は一般的に、ガスタービンエンジンのファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に、互いに流体連通して配置されたファンおよびコアを具備する。ガスタービンエンジンのコアは一般的に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、および排出部を直流順に具備する。多軸ガスタービンエンジンでは、圧縮機部が高圧圧縮機（ＨＰ圧縮機）および低圧圧縮機（ＬＰ圧縮機）を具備可能であり、タービン部が同様に、高圧タービン（ＨＰタービン）および低圧タービン（ＬＰタービン）を具備可能である。このような構成では、ＨＰ圧縮機が高圧シャフト（ＨＰシャフト）を介してＨＰタービンと結合され、ＬＰ圧縮機が低圧シャフト（ＬＰシャフト）を介してＬＰタービンと結合されている。
【０００３】
動作時には、ファン上の空気の少なくとも一部がコアの入口に供給される。このような空気の部分は、ＬＰ圧縮機およびＨＰ圧縮機によって徐々に圧縮された後、燃焼部に達する。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼部内で燃やされて燃焼ガスがもたらされる。燃焼ガスは、燃焼部からＨＰタービンを通してＬＰタービンに送られる。タービン部を通る燃焼ガスの流れがＨＰタービンおよびＬＰタービンを駆動し、これによりそれぞれが、ＨＰシャフトおよびＬＰシャフトを介してＨＰ圧縮機およびＬＰ圧縮機をそれぞれ駆動する。その後、燃焼ガスは、排出部を通して大気中等へと送られる。
【０００４】
ＬＰ圧縮機の駆動の他、ＬＰシャフトは、ファンギアボックスによって、ファンも駆動可能である。ギアボックスによって、ファンよりも高速でＬＰシャフトが回転可能であり、効率が高くなる。また、特定のガスタービンエンジンは、ファンの複数のファンブレードとともに動作して当該複数のファンブレードそれぞれのピッチを変更することにより、ファンの効率をさらに高め得る作動アセンブリを具備する。
【０００５】
たとえば、複数のファンブレードの回転を促進する１つまたは複数の軸受の位置決めにより、作動アセンブリをファンに実装するのが困難となる可能性がある。１つまたは複数の軸受は、半径方向に沿って内方に位置決めされており、曝される回転速度が最小限に抑えられている。したがって、ファン内にピッチ変更機構を実装可能なガスタービンエンジンのファンがあれば、有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００１６９９４号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様および利点については、以下の説明に一部を示す。または、当該説明から明らかになるとも考えられるし、本発明の実施によって習得されるとも考えられる。
【０００８】
本開示の例示的な一実施形態においては、半径方向を規定したガスタービンエンジンが提供される。このガスタービンエンジンは、コアタービンエンジンと、コアタービンエンジンに対して機械的に結合されたファンとを備える。ファンは、複数のファンブレードを備えており、各ファンブレードは、半径方向に沿って内端に基部を規定している。また、ファンは、複数のファンブレードそれぞれの基部を覆い、半径方向に沿ってハブ半径を規定したハブを備える。また、ファンは、複数のファンブレードの回転を支持する１つまたは複数の軸受を備える。１つまたは複数の軸受は、半径方向に沿ってファン軸受半径を規定している。ファン軸受半径に対するハブ半径の比は、１．７５未満である。
【０００９】
本開示の別の例示的な実施形態においては、半径方向および軸方向を規定したガスタービンエンジンが提供される。このガスタービンエンジンは、コアタービンエンジンと、タービンエンジンに対して機械的に結合されたファンとを備える。ファンは、複数のファンブレードを備えており、各ファンブレードは、半径方向に沿って内端に基部を規定している。複数のファンブレードは、ファンの動作中、最大回転速度で軸方向周りに回転可能である。また、ファンは、複数のファンブレードの回転を支持し、最大回転速度での軸方向周りの複数のファンブレードの回転中のＤＮ値として、少なくともおよそ６０万を規定した、１つまたは複数の軸受を備える。
【００１０】
本開示のさらに別の例示的な実施形態においては、半径方向を規定したガスタービンエンジンが提供される。このガスタービンエンジンは、コアタービンエンジンと、コアタービンエンジンに対して機械的に結合されたファンとを備える。ファンは、複数のファンブレードを備えており、各ファンブレードは、半径方向に沿って内端に基部を規定している。また、ファンは、複数のファンブレードそれぞれの基部を覆い、半径方向に沿ってハブ半径を規定したハブを備える。また、ファンは、複数のファンブレードの回転を支持する１つまたは複数の軸受を備える。１つまたは複数の軸受は、半径方向に沿ってファン軸受半径を規定している。ファン軸受半径に対するハブ半径の比は、２．７５未満である。また、このガスタービンエンジンは、最大離陸推力を発生するように構成され、最大離陸推力は、３０，０００ポンド未満である。
【００１１】
本発明の上記および他の特徴、態様、および利点については、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによって、より深く理解可能となる。本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、記述と併せて、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１２】
当業者を対象とする本発明の完全かつ実施可能な開示については、その最良の形態を含めて、添付の図面を参照する本明細書にて明記する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本主題の種々実施形態に係る、例示的なガスタービンエンジンの模式断面図である。
【図２】本開示の別の例示的な実施形態に係る、ガスタービンエンジンのファンの前端の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を詳しく参照するが、そのうちの１つまたは複数の例を添付の図面に示す。詳細な説明においては、数字および文字記号を用いて、図面中の特徴を表す。図面および説明においては、本発明の同様または類似の部品を表すため、同様または類似の記号を使用している。本明細書において、用語「第１」、「第２」、および「第３」は、ある構成要素を別の構成要素から識別するため、区別なく用いている場合があり、個別の構成要素の位置または重要性を表すものではない。用語「上流」および「下流」は、流体経路中の流体流に関する相対的な方向を表す。たとえば、「上流」は、流体が流れ出す方向を表し、「下流」は、流体が流れ着く方向を表す。
【００１５】
以下、図面の参照に際し、図面全体を通して、同一の数字は同じ要素を示しているが、図１は、本開示の例示的な一実施形態に係る、ガスタービンエンジンの模式断面図である。より詳細に、図１の実施形態の場合、ガスタービンエンジンは、高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、本明細書においては「ターボファンエンジン１０」と称する。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、（基準として設けた長手方向中心線１２と平行に延びた）軸方向Ａおよび半径方向Ｒを規定している。一般的に、ターボファン１０は、ファン部１４と、ファン部１４の下流に配設されたコアタービンエンジン１６とを具備する。
【００１６】
図示の例示的なコアタービンエンジン１６は一般的に、環状の入口２０を規定した実質的に管状の外側ケーシング１８を具備する。外側ケーシング１８は、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機２２および高圧（ＨＰ）圧縮機２４を具備した圧縮機部と、燃焼部２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を具備したタービン部と、ジェット排出ノズル部３２とを直流関係に包み込んでいる。また、高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４によって、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動接続している。また、低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６によって、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動接続している。圧縮機部、燃焼部２６、タービン部、およびノズル部３２は、コア空気流路３７を一体的に規定している。
【００１７】
図示の実施形態の場合、ファン部１４は、ディスク４２に離隔して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を具備する。図示のように、ファンブレード４０は、半径方向Ｒに大略沿って、ディスク４２から外方に延びている。各ファンブレード４０は、ファンブレード４０のピッチをまとめて調和的に変更するように構成された適当なピッチ変更機構４４に対して動作可能に結合されることにより、ディスク４２に対してピッチ軸Ｐ周りに回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、およびピッチ変更機構４４は、パワーギアボックス４６と交わるＬＰシャフト３６によって、長手軸１２周りに一体的に回転可能である。パワーギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６に対するファン３８の回転速度を調整してより効率的なファン回転速度を得る複数のギアを具備する。
【００１８】
図１の例示的な実施形態をさらに参照して、ディスク４２は、複数のファンブレード４０の空気流を促進するように空気力学的に形成された回転可能なフロントハブ４８によって覆われている。また、例示的なファン部１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部の周囲を囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を具備する。理解されるように、ナセル５０は、周囲に間隔を空けた複数の出口ガイドベーン５２により、コアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成されていてもよい。さらに、ナセル５０の下流部５４がコアタービンエンジン１６の外側部上に延びて、両者間にバイパス空気流路５６を規定していてもよい。
【００１９】
ターボファンエンジン１０の動作中は、大量の空気５８がナセル５０および／またはファン部１４の共通の入口６０を通ってターボファン１０に進入する。大量の空気５８がファンブレード４０を通過すると、矢印６２で示す空気５８の第１の部分がバイパス空気流路５６に案内または誘導され、矢印６４で示す空気５８の第２の部分がコア空気流路３７、より具体的にはＬＰ圧縮機２２に案内または誘導される。第１の空気部分６２と第２の空気部分６４との比は、バイパス比として一般的に知られている。そして、第２の空気部分６４の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通して燃焼部２６に送られると上昇し、ここで燃料と混合され、燃焼して燃焼ガス６６がもたらされる。
【００２０】
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通して送られ、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およびＨＰシャフトまたはスプール３４に結合されたＨＰタービンロータブレード７０の連続段階を介して、燃焼ガス６６からの熱および／または運動エネルギーの一部が抽出されるため、ＨＰシャフトまたはスプール３４が回転して、ＨＰ圧縮機２４の動作を支持する。その後、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通して送られ、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およびＬＰシャフトまたはスプール３６に結合されたＬＰタービンロータブレード７４の連続段階を介して、熱および運動エネルギーの第２の部分が燃焼ガス６６から抽出されるため、ＬＰシャフトまたはスプール３６が回転して、ＬＰ圧縮機２２の動作および／またはファン３８の回転を支持する。
【００２１】
燃焼ガス６６はその後、コアタービンエンジン１６のジェット排出ノズル部３２を通して送られることにより、推進力を与える。同時に、第１の空気部分６２は、バイパス空気流路５６を通して送られた後、ターボファン１０のファンノズル排出部７６から排出されると、圧力が実質的に上昇するため、同様に推進力を与える。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排出ノズル部３２は、コアタービンエンジン１６を通して燃焼ガス６６を送る高温ガス経路７８を少なくとも部分的に規定している。
【００２２】
ただし、理解されるように、図１に示す例示的なターボファンエンジン１０は、ほんの一例に過ぎず、他の例示的な実施形態においては、その他任意の適当な構成を有していてもよい。また、理解されるように、その他の例示的な実施形態においては、本開示の態様がその他任意の適当なガスタービンエンジンに組み込まれていてもよい。たとえば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、たとえばターボプロップエンジンに組み込まれていてもよい。
【００２３】
ここで、図２には、本開示の例示的な一実施形態に係る、ターボファンエンジン１０の前端の模式断面図を示している。具体的に、図２は、ターボファンエンジン１０のファン部１４の模式断面図を与えている。特定の例示的な実施形態において、図２の例示的なターボファンエンジン１０は、図１の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されていてもよい。したがって、同一または類似の番号は、同一または類似の部品を表す場合がある。
【００２４】
図２に示す例示的なターボファンエンジン１０は、中推力帯エンジンとして構成されている。具体的に、例示的なターボファンエンジン１０は、標準的な日中条件（たとえば、海水準かつ華氏６０°）で最大離陸推力を発生するように構成されている。たとえば、ターボファンエンジン１０は、標準的な日中条件で、およそ１０，０００ポンド（ｌｂｓ．）〜およそ６０，０００ｌｂｓ．の最大離陸推力を発生するように構成されていてもよい。あるいは、他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、標準的な日中条件で、およそ１２，０００ｌｂｓ．〜およそ４０，０００ｌｂｓ．、およそ１３，０００ｌｂｓ．〜およそ３０，０００ｌｂｓ．、およそ１４，０００ｌｂｓ．〜およそ２５，０００ｌｂｓ．等、およそ１０，０００ｌｂｓ．〜およそ５０，０００ｌｂｓ．の最大離陸推力を発生するように構成されていてもよい。
【００２５】
図２に示すように、ファン部１４は一般的に、ディスク４２に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を具備する。より具体的に、各ファンブレード４０は、半径方向Ｒに沿って内端に基部８０を規定している。各ファンブレード４０は、基部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に結合されている。図示の実施形態の場合、基部８０は、トラニオン機構８２の対応的に成形されたダブテールスロットに受容されたダブテールとして構成されている。ただし、他の例示的な実施形態においては、基部８０がその他任意の適当な様態でトラニオン機構８２に取り付けられていてもよい。たとえば、基部８０は、ピン接続またはその他任意の適当な接続を用いてトラニオン機構８２に取り付けられていてもよい。その他の例示的な実施形態においては、基部８０がトラニオン機構８２と一体的に形成されていてもよい。とりわけ、トラニオン機構８２は、各ファンブレード４０のピッチ軸Ｐ周りの各ファンブレード４０の回転を促進する。
【００２６】
また、ターボファンエンジン１０の例示的なファン３８は、たとえば調和的に、複数のファンブレード４０をそれぞれのピッチ軸Ｐ周りに回転させるピッチ変更機構４４を具備する。ピッチ変更機構４４は一般的に、１つまたは複数の回転アクチュエータ、調和リング等を具備することにより、複数のファンブレード４０のそれぞれのピッチ軸Ｐ周りの回転を促進するようにしてもよい。さらに、例示的なファン３８は、複数のカウンタウェイト８３を具備することにより、たとえばファン３８が動作中に釣り合うようにする。ただし、理解されるように、他の例示的な実施形態において、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その他任意の適当な構成／ピッチ変更機構４４を具備していてもよい。たとえば、図示の例示的なピッチ変更機構４４は、１つまたは複数の回転アクチュエータを具備するものの、他の例示的な実施形態において、ピッチ変更機構４４は、代わりに１つまたは複数の線形アクチュエータまたはその他任意の適当な機構を具備していてもよい。
【００２７】
さらに、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のファン３８は、コア１６に対して機械的に結合されている。より詳細に、図２のターボファンエンジン１０の例示的な可変ピッチファン３８は、パワーギアボックス４６と交わるＬＰシャフト３６によって、長手軸１２周りに回転可能である（図１の実施形態も参照）。具体的に、ディスク４２は、図示の実施形態の場合、１つまたは複数の個別の構造部材８６を具備したファンロータ８４を通してパワーギアボックス４６に取り付けられている。そして、ＬＰシャフトの回転に対応してファンロータ８４および複数のファンブレード４０が回転するように、パワーギアボックス４６がＬＰシャフト３６に取り付けられている。とりわけ、同じく図示のように、ファン部１４は、（たとえばディスク４２および複数のファンブレード４０とともに回転可能な）フロントハブ４８も具備する。
【００２８】
さらに、ファン３８は、固定されたファンフレーム８８も具備する。ファンフレーム８８は、コア空気流路３７を通してコア１６に接続され、より詳細には、コア１６の外側ケーシング１８に接続されている。図示の実施形態の場合、コア１６は、前翼９０および支柱９２を具備しており、それぞれがコア１６の外側ケーシング１８とファンフレーム８８との間の構造的支持を提供している。また、ＬＰ圧縮機２２は、入口ガイドベーン９４を具備する。前翼９０、支柱９２、および入口ガイドベーン９４は、コア空気流路３７に供給されたファン３８上の空気流の部分を調節して案内することにより、たとえば圧縮機部の効率を向上させるようにさらに構成されていてもよい。
【００２９】
さらに、ファン３８は、複数のファンブレード４０等、ファン３８の回転するさまざまな構成要素の回転を支持する１つまたは複数のファン軸受９６を具備する。より詳細に、ファンフレーム８８は、１つまたは複数のファン軸受９６によって、ファン３８の回転するさまざまな構成要素を支持する。図示の実施形態の場合、１つまたは複数のファン軸受９６は、前方玉軸受９８と、この前方玉軸受９８の後方に位置付けられた２つのころ軸受１００とを含む。ただし、他の例示的な実施形態においては、複数のファンブレード４０の回転を支持するその他任意の適当な数および／または種類の軸受が設けられていてもよい。たとえば、他の例示的な実施形態において、１つまたは複数のファン軸受９６は、一対（２つ）のテーパ状ころ軸受またはその他任意の適当な軸受を具備していてもよい。また、特定の例示的な実施形態において、１つまたは複数のファン軸受９６は、任意適当な材料で形成されていてもよい。たとえば、少なくとも特定の例示的な実施形態において、１つまたは複数のファン軸受９６は、ステンレス鋼等の適当な金属材料で形成されていてもよい。ただし、この代替として、他の例示的な実施形態においては、１つまたは複数のファン軸受９６が適当なセラミック材料で形成された１つまたは複数の構成要素を具備していてもよい。
【００３０】
図２をさらに参照して、１つまたは複数のファン軸受９６は、ディスク４２および複数のトラニオン機構８２の後方で、ファン３８内のさまざまな構成要素のうちの少なくとも一部の半径方向外方に位置付けられている。より詳細に、図示の実施形態の場合、１つまたは複数のファン軸受９６は、ディスク４２の後方で、半径方向Ｒに沿ったピッチ変更機構４４の外方かつ半径方向Ｒに沿った１つまたは複数のファンカウンタウェイト８３の外方に位置決めされている。したがって、このような構成により、ピッチ変更機構４４は、軸方向Ａに沿ってディスク４２および複数のトラニオン機構８２に一致するとともに、半径方向Ｒに沿ってディスク４２および複数のトラニオン機構８２の内方に配置可能である。さらに、このような構成によって、１つまたは複数のファンカウンタウェイト８３をピッチ変更機構４４に隣接して位置決めすることができる。
【００３１】
さらに、図示の例示的な実施形態の場合、１つまたは複数のファン軸受９６は、半径方向に沿ってファン軸受半径Ｒ1を規定している。本明細書において、ファン軸受半径Ｒ1という用語は、ターボファンエンジン１０の長手軸１２から１つまたは複数のファン軸受９６の中心軸または中心点までの半径方向Ｒに沿った距離を表す。より詳細に、図示の実施形態の場合は、前方玉軸受９８の中心点１０２および一対のころ軸受１００の中心軸１０４がそれぞれターボファンエンジン１０の長手軸１２から同じ距離に位置決めされるように、各前方玉軸受９８および一対のころ軸受１００が整列されている。ただし、他の例示的な実施形態においては、半径方向Ｒに沿った長手軸１２からの異なる距離において、ファン軸受９６のうちの１つまたは複数が階段状になっていてもよいし、あるいは、位置決めされていてもよい。したがって、ファン軸受半径Ｒ1は、半径方向Ｒに沿った最内軸受の半径（すなわち、半径方向Ｒに沿った最内軸受の中心軸または中心点の長手軸１２までの距離）を表す場合がある。
【００３２】
さらに、同じく図２に示すように、ハブ４８についても、半径方向Ｒに沿ってハブ半径Ｒ2を規定している。図示のように、ハブ半径Ｒ2は、ハブ４８の最外点からターボファンエンジン１０の長手軸１２までの半径方向Ｒに沿った距離を表す。より詳細に、図示の実施形態の場合、ハブ半径Ｒ2は、ターボファンエンジン１０の長手軸１２からファンブレード４０の前縁１０８の最内点１０６までの半径方向Ｒに沿った距離を表す。上述の通り、ファン３８の１つまたは複数のファン軸受９６は一般的に、従来の構成と比較して、半径方向Ｒに沿って外方位置に位置決めされている。また、ハブ半径Ｒ2は、ファン３８のコア部の全体サイズを示している。したがって、図示のターボファンエンジン１０のファン３８は、およそ２．５以下、およそ２以下、およそ１．７５以下等、およそ２．７５以下のハブ半径対ファン軸受半径比Ｒ2：Ｒ1（すなわち、ファン軸受半径Ｒ1に対するハブ半径Ｒ2の比）を規定している。より詳細に、図示の実施形態の場合、ハブ半径対ファン軸受半径比Ｒ2：Ｒ1は、およそ１以上かつおよそ１．５以下である。理解されるように、本明細書において、「およそ」または「約」等の概数の用語は、誤差の範囲が１０％以内であることを表す。
【００３３】
とりわけ、複数のファンブレード４０は、ターボファンエンジン１０のファン３８の動作中、最大回転速度で軸方向Ａ周りに回転可能である。最大回転速度は、ターボファンエンジン１０が最大離陸推力を発生している場合等、ターボファンエンジン１０のフルパワー状態においてファンブレード４０が回転するように設定された最大速度を表す。上記実施形態のうちの１つまたは複数について、複数のファンブレード４０の回転を支持する１つまたは複数のファン軸受９６は、最大回転速度でのファン３８の動作中および複数のファンブレード４０の回転中のＤＮ値として、少なくともおよそ６０万を規定していてもよい。たとえば、特定の例示的な実施形態において、複数のファンブレード４０の回転を支持する１つまたは複数のファン軸受９６は、複数のファンブレード４０の回転中のＤＮ値として、少なくともおよそ７０万、少なくともおよそ８０万、少なくともおよそ１００万、または少なくともおよそ１５０万を規定していてもよい。本明細書において、用語「ＤＮ値」は、軸受の口径（ミリメートル）に回転速度（毎分回転数（ＲＰＭ））を乗じて計算されるファン３８の軸受速度の数量を表す。ファン３８の複数のファンブレード４０の回転を支持する１つまたは複数のファン軸受９６の口径は、ターボファンエンジン１０の長手軸１２から１つまたは複数のファン軸受９６の内輪までの距離を表す。
【００３４】
以上から、複数のファンブレード４０の回転を支持する１つまたは複数のファン軸受９６のＤＮ値が上記ＤＮ値のうちの１つまたは複数を下回るように維持するため、ファン３８は、動作中、相対的に低い最大回転速度を規定していてもよい。たとえば、特定の例示的な実施形態において、ファン３８は、動作中、およそ８，５００ＲＰＭ未満の最大回転速度を規定していてもよい。より具体的に、特定の例示的な実施形態において、ファン３８は、動作中、およそ８，０００ＲＰＭ未満、およそ７，５００ＲＰＭ未満、およそ７，０００ＲＰＭ未満、およそ６，５００ＲＰＭ未満、またはおよそ６，０００ＲＰＭ未満の最大回転速度を規定していてもよい。
【００３５】
上述の通り、ファンのハブ半径に対して比較的大きなファン軸受半径を有することにより、ターボファンエンジンのファンにおいて、たとえばピッチ変更機構および１つまたは複数のファンカウンタウェイトの所望の実装が可能となる可能性がある。さらに、ターボファンエンジンがギア式ターボファンエンジンである場合（すなわち、ドライブシャフトおよびファンシャフトを接続するギアボックスを具備し、ドライブシャフトに対するファンシャフトの回転速度を抑えている場合）、ファン軸受半径の増大によって、動作中のファンの安定性も向上可能となる。具体的に、非ギア式ターボファンエンジンの場合、動作中にファンにより生成される前方推力荷重は、ターボファンエンジンのタービン部により生成される逆推力荷重によって弱められる場合がある（このような構成において、タービン部は、シャフトを介してファンに直接接続されている）。これに対して、図２に示す例示的なギア式ターボファンエンジン等のギア式ターボファンエンジンにおいては、動作中にファンにより生成される前方推力量の実質的にすべてを前方玉軸受が伝搬する必要がある。パワーギアボックスが、ＬＰシャフトがタービン部の逆推力荷重によってファンの前方推力荷重をオフセットすることを阻害するためである。したがって、ファン軸受半径が増大することにより、１つまたは複数のファン軸受は、たとえば当該１つまたは複数のファン軸受上の前方推力荷重の分布が変動した場合に掛かる任意のモーメントを最小限に抑えつつ、前方推力荷重を伝搬することができる。
【００３６】
本明細書の説明においては、例を用いることにより、最良の形態を含めて、本発明を開示するとともに、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて、当業者による本発明の実施を可能としている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、当業者が想到し得る他の例を含んでいてもよい。このような他の例は、特許請求の範囲の逐語的表現と違わぬ構造的要素を含む場合または特許請求の範囲の逐語的表現との差異が実質的ではない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内となることを意図する。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向または軸方向中心線
１４  ファン部
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  燃焼部
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排出部
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  パワーギアボックス
４８  ナセル
５０  ファンケーシングまたはナセル
５２  出口ガイドベーン
５４  下流部
５６  バイパス空気流路
５８  空気
６０  入口
６２  第１の空気部分
６４  第２の空気部分
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  ファンノズル排出部
７８  高温ガス経路
８０  ファンブレードの基部
８２  トラニオン機構
８３  カウンタウェイト
８４  ファンロータ
８６  構造部材
８８  ファンフレーム
９０  前翼
９２  支柱
９４  入口ガイドベーン
９６  １つまたは複数のファン軸受
９８  前方玉軸受
１００  ころ軸受
１０２  中心点
１０４  中心軸
Ｒ１  ファン軸受半径
Ｒ２  ハブ半径
Ａ  軸方向
Ｒ  半径方向
【図１】
2017096269.tif 000003
【図２】
2017096269.tif 000004
【外国語明細書】
2017096269000001.pdf