(57)【要約】  ガスタービンエンジンは、ファンと、圧縮機と、第１段ブレード及び第２段ブレードを有するタービンとを備え、第１段ブレードが第１の方向に回転し、第２段ブレードが第１段ブレードと反転の第２の方向に回転する。第１段ブレード及び第２段ブレードが互いに直近に位置し、ガスタービンエンジンが更に、ファンと動作可能に入力接続され、第１段ブレード及び第２段ブレードと動作可能に出力接続された駆動装置を備え、該駆動装置によって、第１段ブレード及び第２段ブレードがファンを駆動する。【選択図】      図１
2016509153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
ファン（１８）と、
圧縮機（１４）と、
第１段ブレード（４０）及び第２段ブレード（５０）を有し、該第１段ブレードが第１の方向に回転し、前記第２段ブレードが前記第１段ブレードと反転の第２の方向に回転し、前記第１段ブレード及び前記第２段ブレードが互いに直近に位置するタービン（３０）と、
前記ファンと動作可能に入力接続され、前記第１段ブレード及び前記第２段ブレードと動作可能に出力接続された駆動装置（６０）と、
を備え、前記駆動装置により前記第１段ブレード及び第２段ブレードが前記ファンを駆動し、前記圧縮機がまた前記第１段ブレードによって駆動される、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記タービンが低圧タービンである、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
前記駆動装置においてアイドラー星形段（６２）を更に備える、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記アイドラー星形段（６２）が、前記駆動装置の入力と出力との間にギアの少なくとも１つのペアを有する、請求項３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
前記駆動装置において星形段（７０）を更に備える、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記星形段が、入力及び出力と連通した複数のギアを有する、請求項５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記第１段ブレードの前方にベーンを更に備える、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記ベーンが前記第１段ブレードの直ぐ前にある、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記反転する第１及び第２段ブレードが、前記タービンの前端から１又はそれ以上の段だけ離間している、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
ファン（１８）と、
燃焼器（１６）と流体連通した圧縮機（１４）と、
前記燃焼器からの燃焼ガスと流体連通したタービン（３０）と、
を備え、前記タービンが少なくとも２つの反転段ブレード（４０，５０）を有し、該反転段ブレードには中間ベーンが存在せず、
前記ガスタービンエンジン（１０）が更に、
前記タービンと前記ファンの中間に動作可能に接続され、少なくとも２つの供給源からの動力入力を受け取る分割動力経路を有する駆動装置（６０）と、
互いに独立した前記２つの反転段ブレードのファンシャフト及びシャフトと、
を備え、前記２つの反転段ブレードのうちの１つが、前記圧縮機と前記ファンに動力を供給し、前記２つの反転段ブレードのうちの他方が前記ファンに動力を供給する、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１１】
前記駆動装置が、前記タービンの２つ又はそれ以上の段の各々から動力を受け取る、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
前記タービンが低圧タービンである、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
前記タービンが、固定ベーンと、前記固定ベーンの下流側の第１段ブレードと、前記第１段ブレードの下流側の第２段ブレードとを有する、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記駆動装置が、アイドラー星形段（６２）と星形段（７０）とを有する、請求項１０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記反転段ブレードが、前記タービンの前端から１又はそれ以上の段だけ離間している、請求項１０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】
開示される実施形態は、全体的に、ガスタービンエンジンに関する。より詳細には、限定ではないが、本実施形態は、逆回転一体型駆動装置並びに反転ブレードを有するベーンレスタービンを備えた航空機エンジン構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なガスタービンエンジンは一般に、前端と後端とを有し、これらの間にエンジンの複数のコア又は推進構成要素が軸方向に位置付けられる。空気入口すなわち吸気口は、エンジンの前端にある。後端に向かって順番に、吸気口の後に、圧縮機、燃焼室、タービン、及びエンジンの後端にあるノズルが続く。例えば、低圧及び高圧圧縮機並びに高圧及び低圧タービンなど、追加の構成要素もエンジンに含めることができることは当業者であれば容易に理解されるであろう。しかしながら、これは網羅的な記載ではない。エンジンはまた、典型的には、エンジンの中心長手方向軸線を通って軸方向に配置された内部シャフトを有する。内部シャフトは、タービン及び空気圧縮機の両方に接続され、タービンが空気圧縮機に回転入力を提供して圧縮機ブレードを駆動するようにする。
【０００３】
作動時には、空気は、圧縮機において加圧され、燃焼器内で燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスは、タービン段を通って下流側に流れる。これらのタービン段は、燃焼ガスからエネルギーを取り出す。最初に、高圧タービンが燃焼器から高温の燃焼ガスを受け取り、該高圧タービンは、支持ロータディスクから半径方向外向きに延びる高圧タービンロータブレードの列を通って下流側に燃焼ガスを配向するステータノズル組立体を含む。２段タービンにおいて、第２段タービンステータノズル組立体は、第１段ブレードの下流側に位置付けられ、その後に第２の支持ロータディスクから半径方向外向きに延びる第２段ロータブレードの列が続く。タービンは、燃焼ガスエネルギーを機械エネルギーに変換する。ガスタービンエンジンの種々の構成要素は、異なる速度にて最大効率で作動する。現行の多くの航空機エンジンは、タービンと圧縮機及びファンをシャフト上に直接結合し、コア構成要素の１つが最大効率で作動している間に、同じシャフトにより結合された他の構成要素は最良の効率では作動していないようになるシステムを利用している。ファン、圧縮機又はブースタ及び低圧タービンに対して最適な設計速度により航空機エンジンを効率的な高バイパス比で且つ低いファン圧力比で作動させることが極めて望ましい。
【０００４】
また、低圧タービンにおいて低圧圧縮機又はブースタにより必要とされる段数を削減又は最小限にすることが望ましいことになる。
【０００５】
上記のことで分かるように、ガスタービンエンジン構成要素に伴うこれら及び他の欠陥を克服することが望ましいことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，０１０，７２９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様によれば、航空機エンジン構成は、少なくとも第１の速度及び第２の速度のタービンの第１及び第２段ブレードと、第１の速度のブースタと、第３の速度のファンとを結合する。
【０００８】
別の態様によれば、タービンが反転段ブレードを利用する駆動装置が提供される。タービンは、反転段の間にベーンが存在せず、反転段は互いに直近するようになる。
【０００９】
一部の態様によれば、ガスタービンエンジンは、ファンと、圧縮機と、第１段ブレード及び第２段ブレードを有し、該第１段ブレードが第１の方向に回転し、第２段ブレードが第１段ブレードと反転の第２の方向に回転し、第１段ブレード及び第２段ブレードが互いに直近に位置するタービンと、ファンと動作可能に入力接続され、第１段ブレード及び第２段ブレードと動作可能に出力接続された駆動装置と、を備え、駆動装置により第１段ブレード及び第２段ブレードがファンを駆動する。
【００１０】
更に別の態様によれば、ガスタービンエンジンは、ファンと、燃焼器と流体連通した圧縮機と、燃焼器からの燃焼ガスと流体連通したタービンと、を備え、タービンが少なくとも２つの反転段ブレードを有し、該反転段ブレードには中間ベーンが存在せず、ガスタービンエンジンが更に、タービンとファンの中間に動作可能に接続され、少なくとも２つの供給源からの動力入力を受け取る分割動力経路を有する駆動装置と、互いに独立した２つの反転段ブレードのファンシャフト及びシャフトと、を備え、２つの反転段ブレードのうちの１つが、圧縮機とファンに動力を供給し、２つの反転段ブレードのうちの他方がファンに動力を供給する。
【００１１】
上記で概説した特徴の全ては、単に例証として理解すべきであり、本発明のより多くの特徴及び対象物が、本明細書の開示から得ることができる。従って、この発明の概要の非限定的な解釈は、本明細書、請求項、これらと共に含まれる図面全体をより詳細に読むことなく理解されるはずである。
【００１２】
以下の図において本発明の実施形態が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ガスタービンエンジンの側断面図。
【図２】タービンにおいて一体型駆動装置及び反転段を備えたガスタービンエンジンの概略図。
【図３】ガスタービンエンジンの代替の概略図。
【図４】図３の一体型駆動装置のアイドラー星形段の図。
【図５】図３の一体型駆動装置の星形段の図。
【図６】タービンのベーンレス段の概略図。
【図７】ガスタービンエンジンの代替の実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、その１つ又はそれ以上の実施例が図面に示されている提示された実施形態について詳細に説明する。各実施例は、例証として提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１５】
図１〜７を参照すると、タービンが第１段の下流側でベーンレスである反転段を有するガスタービンエンジンの種々の実施形態が教示されている。加えて、エンジンは、１つの段のある部分がブースタ又は低圧圧縮機に動力を供給し、ある部分がエンジンファンに動力を供給するような、２つのタービン段からの動力の入力を分割することができる一体型駆動装置を設ける。ファンに動力を供給する第２段は、通常はシャフトによって共に結合される他の構成要素とは独立して、最良効率及び最良動作速度になるよう構成要素の速度を最適化することができる。
【００１６】
本明細書で使用される用語「軸方向」及び「軸方向に」とは、エンジンの長手方向軸線に沿った寸法を意味する。「軸方向」及び「軸方向に」と併せて使用される用語「前方」とは、エンジン入口に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン入口に相対的により近接していることを意味する。「軸方向」又は「軸方向に」と併せて使用される用語「後方」とは、エンジンノズルに向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジンノズルに相対的により近接していることを意味する。
【００１７】
本明細書で使用される用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、エンジンの長手方向軸線とエンジン外周との間に延びる寸法を意味する。単独で又は用語「半径方向」又は「半径方向に」と併せて使用される用語「近位方向」又は「近位方向に」とは、中心長手方向軸線に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較して中心長手方向軸線に相対的により近接していることを意味する。単独で又は用語「半径方向に」もしくは「半径方向に」と併せて使用される「遠位」又は「遠位方向に」とは、エンジン外周に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン外周に相対的に近接していることを意味する。
【００１８】
本明細書で使用される用語「横方向」又は「横方向に」とは、軸方向及び半径方向寸法の両方に対して垂直な寸法を意味する。用語「前方」、「後方」、「上側」、「下側」、「下方」及び同様のものは、エンジンの通常の作動姿勢を基準としており、その他の限定としてみなすべきではない。
【００１９】
用語「段」は一般に、固定ベーンと回転ブレードの両方を含む。しかしながら、反転ブレードは、当該技術分野の慣例として、ブレードを隔てる固定ベーンを含まなくてもよい。
【００２０】
最初に図１を参照すると、エンジン入口端部１２を有するガスタービンエンジン１０の概略側断面図が示され、ここで、圧縮機１４、燃焼器１６、及び多段高圧タービン２０によって全体的に定義されるプロパルサー又はコア１３に空気が流入する。全体として、プロパルサー１３は、運転中に推力又は出力を提供する。ガスタービン１０は、航空機、発電、産業、船舶、又は同様のものに用いることができる。
【００２１】
作動時には、空気が、エンジン１０の空気入口端部１２を通って流入し、少なくとも１つの圧縮段を通って移動して、ここで空気圧が増大して燃焼器１６に送られる。圧縮空気が燃料と混合して燃焼し高温の燃焼ガスをもたらし、燃焼器１６から高圧タービン２０に向けて流出する。高圧タービン２０において、高温燃焼ガスからエネルギーが抽出されてタービンブレードの回転を生じさせ、その結果、シャフト２４の回転が生じる。シャフト２４は、エンジンの前方に向けて通過して、タービン設計に応じて、引き続き１又はそれ以上の圧縮機段１４、ターボファン１８又は入口ファンブレードを回転させる。ターボファン１８は、低圧タービン３０に作動可能に接続され、タービンエンジン１０に対して推力をもたらす。また、低圧タービン３０を利用して、更にエネルギーを抽出し、別の低圧圧縮機段又はブースタ３２（図２）に動力を供給することができる。ファン１８及び／又はブースタ３２の低圧空気を利用して、更にエンジンの構成要素の冷却を助けることができる。
【００２２】
ガスタービン１０は、種々のエンジン構成要素がその周りを回転するようにエンジン軸線２６又はシャフト２４の周りに軸対称である。軸対称シャフト２４は、タービンエンジン前端を通って後端に延び、シャフト構造の長さに沿って軸受によりジャーナル接続される。シャフトは、エンジン１０の中心線２６の周りを回転する。シャフト２４は、シャフト２４の回転とは独立した内部にある１又はそれ以上の低圧タービンシャフト２８の回転を可能にするよう中空とすることができる。これらシャフト２８はまた、エンジンの中心軸線２６の周りを回転することができ、１つの方向で又は異なる方向で回転することができる。作動中、シャフト２８は、タービンのロータ組立体のような、シャフトに接続された他の構造体と共に回転し、発電及び産業又は航空機の使用分野において使用されるタービンの種々のタイプの出力又は推力を生成するようにする。
【００２３】
ガスタービンエンジン１０の後端に向かって低圧タービン３０がある。図示のタービンは、少なくとも２つの段、第１段４０と第２段５０とを有する。低圧タービン３０及び対応する段４０，５０は、入口ファン１８の後方で低圧圧縮機又はブースタ３２に動作可能に接続される。
【００２４】
次に図２を参照すると、例示的なガスタービンエンジン１０の概略図が示される。高圧タービン２０の後方には低圧タービン３０がある。低圧タービン３０は、組立体の前端にてタービンベーン３８と、第１及び第２段ブレード４０，５０とを含む。第１段４０は第１の方向に回転し、第２段５０は反対の第２の方向に回転し、第１及び第２の段４０，５０が本質的に反対に回転するようになる。低圧タービン３０のベーン３８のみが第１段４０の前方にある。従って、種々の従来技術の設計とは異なり、低圧タービン３０は、第１段４０と第２段５０の間に配置される固定タービンベーン３８が存在しないという点で、第１及び第２段４０，５０間でベーンレスである。結果として、エンジン部品がより少なく、エンジン長がより短くなり、エンジン重量が軽減されて、エンジン１０の効率及び性能が改善される。加えて、この構成は、ファン、ブースタ、及び低圧タービンに最適化された設計速度で効率的な高バイパス比（ＢＰＲ）低ファン圧力比（ＦＰＲ）の航空機エンジン構成の設計をもたらす。タービン３０のブースタ段数は、一体型駆動装置において提供されるシャフト速度の増大に伴って低減される。低圧タービン段数は、シャフト速度の増大に伴って低減されると同時に、逆回転により各段の回転ブレード間の固定ベーンの排除を可能にする。しかしながら、重量軽減のための段の低減は、航空機エンジン使用の望ましい目標の１つに過ぎず、よって、代替の実施形態では、例えば発電において、２つよりも多い低圧タービン段を利用することもできる点は理解されたい。最後に、本構成は、キャリア／ファンフレームに作用するトルク荷重を低下させ、エンジンシャフト軸受に作用する荷重を低減する。
【００２５】
種々のタービン構成を利用することができる。例えば、高圧段と低圧段を反対に回転（反転）させることができる。或いは、２つの高圧段を反転させてもよい。別の代替形態として、例示の実施形態に示すように、２つの低圧段を反転させることができる。コア１３の前端には、高速ブースタ又は低圧圧縮機３２がある。ブースタ又は低圧圧縮機３２は、高圧圧縮機１４の前方に位置する。第１段４０の出力の一部は、ブースタ３２に動力を供給する。第１段４０の出力の別の部分と第２段５０の出力は、ファン１８に動力を供給するための一体型駆動装置６０への入力である。上述のように、低圧タービン３０、ブースタ３２、及びファン１８は、異なる回転速度となる可能性がある望ましい又は最大効率の動作条件で作動することができることが望ましい。従って、本実施形態は、これら構成要素の動作速度を変えることを可能にすることにより性能を最適化する。この構成において、ブースタ又は低圧圧縮機３２は、低圧タービン３０の第２段（例えば、第２段５０）とは異なる速度で作動することができ、これによりこれらの構成要素間の効率を改善することができる。加えて、ファン１８は、低圧タービン３０に直接結合されないので、ファン効率を改善するような速度で作動することができる。一体型駆動装置６０は、概略図においてコア１３及びブースタ３２とからオフセットされて図示されているが、シャフト及びエンジン１０の軸線又は中心線２６（図１）と整列することができる点は留意されたい。
【００２６】
次に、図３を参照すると、一体型駆動装置６０と低圧タービン３０との間の関係の概略図が示される。本実施形態によれば、第１段４０が回転して、燃焼ガスを機械的動力に変換する。第１段４０の機械的動力は、ブースタ３２と一体型駆動装置６０との間で分割される。これは、均等分割とすることができ、或いは、ブースタ３２により多くの量／ファン１８に少ない量とすることができ、又はその逆も可能である。第２段５０はまた、一体型駆動装置６０に動力を供給する。従って、一体型駆動装置６０は、２つの入力、すなわち、第１段４０からの部分入力と、第２段５０からの完全入力とを受け取る。一体型駆動装置６０は、上述のように単一の動力出力をファン１８に提供する。
【００２７】
一体型駆動装置６０は、遊星ギア装置、星形ギア装置又は他のギア装置のようなギアトレーンとすることができる。種々のギア装置及び構成は、空力速度を最適化し、燃料効率を向上させるよう作動する簡潔で軽量の装置を提供するのに利用できることを理解されたい。本実施形態によれば、駆動装置６０は、２つの駆動段、星形段７０の後方に示されるアイドラー星形段６２を含む。この動力伝達は、ギア組立体を回転させる回転シャフトによって実施される。２つの入力シャフトは、高速低トルクシャフトである。タービン３０及びブースタ又は低圧圧縮機３２は、一般に、ファン１８よりも高速度で動作する。上述のように、段４０，５０は反転し、段６２，７０の各々に対する入力シャフトも反対に回転する。アイドラー星形段６２及び星形段７０は、共通のリングギア７４を含み、該リングギアは、駆動段６２，７０の両方を係合師、ファン１８を駆動する。駆動装置６０を通じたタービン３０及びファン１８のシャフトを結合することにより、速度制御が可能となり、また、異なる速度及び反転構造に伴う問題が最小限になる。
【００２８】
次に、図４を参照すると、アイドラー星形段６２が後方から前方を見た図で示されている。アイドラー星形段６２は、低圧タービン３０の第１段４０から提供される入力４４を有するように図示されている。入力４４は、低圧タービン３０から延びる少なくとも１つのシャフト２８を覆って位置付けられるギア又はサンギア４４により具現化することができる。例示的な本実施形態において、シャフト２８は、低圧タービン３０の第１段４０に動作可能に接続される。入力又はサンギア４４は、本実施形態によれば時計回り方向に回転する。このような回転は、本明細書で更に記載される代替ギアの回転をもたらす。入力ギア４４の回転速度は、低圧タービンの第１段４０とシャフト２８によって物理的に接続されているので、該第１段４０と同じである。入力又はサンギア４４の回転により、本実施形態によれば反時計回り方向のアイドラーギア４６の回転が生じる。アイドラーギア４６は、サンギア４４に対して所定位置に固定され、サンギア４４を周回しない。代わりに、アイドラーギア４６は、固定軸４７の周りでのみ回転する。
【００２９】
プラネット又は遊星ギア４８は、アイドラーギア４６と及び共通リング７４とも動作可能に連通している。遊星ギア４８はまた、所定位置に固定され固定軸の周りに回転し、従って、アイドラーギア４６及び遊星ギア４８が固定されることにより、アイドラーギア４６、遊星ギア４８及びサンギア４４の組立体の周りに共通リング７４が回転するようになる。これらの種々のギアの回転は、例示的な実施形態による、共通リング７４の時計回り方向の回転を引き起こす。利用される共通リング７４の所望の回転速度及びサイズを提供するよう、本実施形態内でアイドラーギア及び遊星ギア４６，４８の種々の数並びにサイズを利用することができる。
【００３０】
次に、図５を参照すると、星形段７０の後方から前方を見た図が示される。星形段７０の中心には、本実施形態において時計回り回転を有する入力又はサンギア５４がある。サンギア又は入力５４は、エンジンの中心線２６（図１）と軸対称であり、低圧タービンの第２段５０から延びるシャフト上に装着される。入力ギア５４は、遊星ギア５８により囲まれる。利用される共通リング７４の所望の回転速度及びサイズを提供するよう、本実施形態内で遊星ギア５８の様々な数並びにサイズを利用することができる。入力５４が反時計回り方向で回転している状態では、遊星ギア５８の各々が時計回り方向に回転する。遊星ギア５８は、アイドラーギア４６と同様に、固定されていて周回せず、固定軸４７の周りでのみ回転する。遊星ギア５８の回転により、共通リング７４の反時計回り方向の回転が生じる。図５の共通リング７４には、図４の共通リング７４の同じ構造要素がある。換言すると、本実施形態によれば、共通リング７４は、図４及び図５の両方のギア組立体にわたって延びる一体部品構造である。
【００３１】
星形段７０及びアイドラー星形段６２の構造は、ファンを駆動する単一の方向の単一出力を備えた２つの反対方向の入力を可能にすることは、当業者には理解されるであろう。更に、低圧タービンの第１段４０は、第１の速度で作動することができ、低圧タービン３０の第２段５０は、第２の速度で作動することができ、ブースタ３２は、ファン１８が第３の速度で作動している間に第１の速度で作動することができる。このようにして、ガスタービンエンジン１０のこれらの構成要素の各々の効率は、代替の構成要素の作動に影響を与えることなく、性能を改善するよう最適化することができる。その上、低圧タービン段のうちの１つからの動力は、ブースタ及びファンの両方に動力を供給するため分割することができ、第１及び第２段４０，５０のうちの他方の段の動力は、ファン１８に動力を供給するのに全て用いることができる。
【００３２】
一体型駆動装置６０は、単一のキャリア又はハウジング内に収容され、遊星ギアと共通リングギア７４の２つのセットを設ける。星形段７０にける遊星ギア５８及びアイドラー星形段６２におけるアイドラー又は遊星ギア４６，４８に対してピンが利用される。
加えて、一体型駆動装置６０は、低圧タービン段の反転を可能にする。
【００３３】
ここで図６を参照すると、例示的な低圧タービン３０の概略図が２次元空間で描かれている。複数のノズルベーン３８が軸方向前方位置に示され、燃焼ガスは、これらのベーンを通って第２段５０に描かれた例示的なロータブレードを含む第１段４０に向けて移動する。本図は、図示の空気流ベクトルに関連する種々の用語名称を示している。符号αは、エンジン１０の軸中心線２６（図１）に対する空気流の角度を表す。ベクトルＣ０は、ノズルベーン３８への入口での空気流速を表している。ノズルベーン３８は、空気が第１段４０及び回転ブレードに到達する前に空気流を転回し加速するよう湾曲している。このベクトルは、２つの成分、すなわち、円周方向の空気流の成分を表すＣｕ１と、ノズルベーン３８と第１段４０に対する入口との間の場所での軸方向の成分を表すＣｚ１とから構成される。角度α１は、軸中心線に対する絶対速度Ｃ１の角度である。絶対速度Ｃ１の接線成分は、第１の円周方向でのブレードの回転を引き起こすために第１段４０の回転ブレードに作用する必要な力を示す。空気流Ｃ１が第１段４０から流出すると、第１段４０から第２段５０に向かう空気の転回を描くために第２のベクトルＣ２が提供される。第２のベクトルＣ２はまた、第１及び第２の成分から構成される。第１の成分は、軸方向に表されるＣｚ１であり、第２の成分は、Ｒｕ１＋Ｕ”１を表し、流れベクトルＣ２の接線成分を表すＣｕ２である。この接線成分Ｃｕ２は、第２段５０のロータブレードの回転を引き起こすための力を提供する。この構成において、第１段４０のブレード及び第２段５０のブレードは、互いに直近しており、第１段４０と第２段５０との間に位置するベーンが存在しないことを意味する。これは、タービン及びエンジンの全長の短縮、並びに上述の部品の削減を可能にする。
【００３４】
次に、図７を参照すると、低圧タービン３０が第１のベーン１３８、第１のブレード１３９、第２のベーン１４１、第２のブレード１４０及び第３の反転ブレード１５０を有する代替の概略図が示される。本実施形態は、低圧タービンが第１のベーンの下流側に複数の段と反転の回転段とを含むことができる点で、上述の実施形態とは区別することができる。或いは、低圧タービンの反転ブレードは、低圧タービンの第１のベーンに直近する必要はないが、第１段ベーン及びブレードの後方に１又はそれ以上の段が存在することができる。
【００３５】
構造及び方法に関する上述の記載は、説明の目的で提示されている。この説明は、本発明の構造及び方法を網羅すること、又は開示された厳密な形態及び／又はステップに限定することを意図したものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能であることは明らかである。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。複合構造体の特定の形態を例示し説明してきたが、これに限定されるのではなく、本明細書に添付される請求項によってのみ限定されることになる点は理解される。
【００３６】
本発明の複数の実施形態を本明細書で説明し例示してきたが、当業者であれば、本明細書で記載される機能を実施し及び／又は本明細書で記載される結果及び／又は利点のうちの１又はそれ以上を得るために他の様々な手段及び／又は構造が想定され、このような変形及び／又は修正形態の各々は、本明細書で記載される実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、本明細書で記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例証を意味しており、実際のパラメータ、寸法、材料、及び構成は、本発明の教示が利用される１又は複数の特定の用途によって決まることになることは当業者には容易に理解されるであろう。当業者であれば、単に通常の実験を利用して本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識又は確認することができるであろう。従って、上記の実施形態は単に例証として提示されており、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に記載され特許請求されたものとは別の方法で実施できることを理解すべきである。本開示の発明の実施形態は、本明細書に記載される個々の特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法に向けられている。これに加えて、このような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法が互いに矛盾していない場合、２つ以上のこのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法の何れかの組み合わせは、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００３７】
最良の形態を含む実施例を用いて実施形態を開示し、更に、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及びあらゆる包含の方法を実施することを含む、本発明の装置及び／又は方法を実施することを可能にする。これらの実施例は、網羅的なものではなく、或いは、開示された厳密なステップ及び／又は形態に本開示を限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能である。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。
【００３８】
本明細書で定義され使用される全ての定義は、辞書の定義、引用により組み込まれる文献における定義、及び／又は定義される用語の通常の意味に対して規定していると理解すべきである。本明細書及び特許請求の範囲において使用される不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、明示的にそうでないことを示していない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されたい。本明細書及び特許請求の範囲において使用される表現「及び／又は」は、そのように結合された要素の「何れか又は両方」、すなわちある場合では結合的に存在し、他の場合では選言的に存在する要素を意味するものと理解すべきである。
【００３９】
また、そうでないと明確に示されていない限り、１つよりも多いステップ又は行為を含む請求項に記載される何れの方法においても、本方法のステップ又は行為の順番は、方法のステップ又は行為が記載される順番に必ずしも限定されない点を理解されたい。
【００４０】
請求項並びに上述の明細書において、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「包含する」、「伴う」、「保持する」、「〜から構成される」などの全ての移行句は、オープンエンドであり、すなわちこれらを含むが限定されないことを意味するものと理解すべきである。「〜からなる」、「〜から基本的になる」という移行句のみが、それぞれクローズド又はセミクローズドの移行句とすべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ガスタービンエンジン
１２  エンジン入口端部
１３  プロパルサー
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  ファン
２０  高圧タービン
２４  シャフト
２６  エンジン軸線
２８  シャフト
３０  低圧タービン
３２  ブースタ
４０  反転段ブレード
５０  反転段ブレード
６０  駆動装置
【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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【国際調査報告】
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