(57)【要約】エアフォイルは、半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの間に延在する。エアフォイルは前縁と後縁との間に延び、かつ半径方向内側及び外側プラットフォームの対向面と一体化される。可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれかの対向面をエアフォイルの壁と一体化させる。可変フィレットは、エアフォイルの表面から離れて延在する長さと、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の対向面からエアフォイル上へ外向きに離れて延在する高さを有している。可変フィレットは、前縁と後縁のうちの一方でより大きな長さを有している。離間した部分が、前縁及び後縁の少なくとも一方から離間した位置においてより短い長さを有している。中間タービンフレームとガスタービンエンジンも開示されている。
2016527431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンベーンであって、
半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームとの間に延在するエアフォイルであって、前縁と後縁との間に延在すると共に、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの対向面と一体化されるエアフォイルと、
前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの一方の対向面を前記エアフォイルの壁と一体化する可変フィレットであって、前記エアフォイルの表面から離れて延在する長さと、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の前記対向面から前記エアフォイル上へ外向きに離れて延在する高さを有すると共に、前記前縁と後縁の一方でより大きな長さを有し、前記前縁と後縁の少なくとも一方から離間した位置でより短い長さを有する離間した部分を備える、可変フィレットと、
を備えることを特徴とする、前記タービンベーン。
【請求項２】
前記のより大きな長さ及びより短い長さは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面と前記エアフォイルの前記表面との交点から測定され、前記高さは、前記交点からフィレットの端部まで測定されることを特徴とする、前記請求項１に記載のタービンベーン。
【請求項３】
前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前記前縁であることを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項４】
テーパ部が、前記前縁に関連付けられた部分から前記離間した部分に亘って前記可変フィレットの長さを先細りにしていることを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項５】
前記のより短い長さに対する前記のより大きな長さの比が、１．１〜８．０であることを特徴とする、請求項３に記載のタービンベーン。
【請求項６】
前記エアフォイルが空洞を有し、前記可変フィレットは、前記空洞を画成する外表面を前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方と一体化するコア可変フィレットを含むことを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項７】
前記可変フィレットは、空気流路となる部分において前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの一方で前記エアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットであることを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項８】
前記可変フィレットは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの双方で利用されることを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項９】
前記可変フィレットはまた、前記前縁と前記後縁の一方においてより大きな高さを有し、均一部分が、前記前縁と前記後縁の少なくとも一方から離間した位置においてより低い高さを有することを特徴とする、請求項２に記載のタービンベーン。
【請求項１０】
前記のより低い高さに対する前記のより大きな高さの比は、１．１〜６．０であることを特徴とする、請求項９に記載のタービンベーン。
【請求項１１】
前記のより大きな高さに対する前記のより大きな長さの比は、１．１〜４であることを特徴とする、請求項９に記載のタービンベーン。
【請求項１２】
中間タービンフレームであって、
半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームを有し、これらの半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームは複数のベーンを含むと共に、前記ベーンのそれぞれが前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの部分と、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの前記部分を接続するエアフォイルを備え、前記エアフォイルは前縁と後縁との間に延在すると共に、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの対向面と一体化され、
前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームのいずれか一方の対向面を前記エアフォイルの壁と一体化する可変フィレットを有し、この可変フィレットは、前記エアフォイルの面から離れて延在する長さと、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の前記対向面から前記エアフォイル上へ外向きに離れて延在する高さを有し、前記可変フィレットは、前記前縁と前記後縁の一方でより大きな長さと、前記前縁と前記後縁の少なくとも一方から離間した位置でより短い長さを有する離間した部分を備えることを特徴とする前記中間タービンフレーム。
【請求項１３】
前記のより大きな長さ及び前記のより短い長さは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面と前記エアフォイルの前記表面との交点から測定され、前記高さは、前記交点から前記フィレットの端部まで測定されることを特徴とする、請求項１２に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１４】
前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前記前縁であることを特徴とする、請求項１３に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１５】
テーパ部が、前記前縁に関連付けられた部分から前記離間した部分に亘って前記可変フィレットの長さを先細りにしていることを特徴とする、請求項１４に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１６】
前記のより短い長さに対する前記のより大きな長さの比は、１．１〜８．０であることを特徴とする、請求項１２に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１７】
前記エアフォイルが空洞を有し、前記可変フィレットは、前記空洞を画成する外表面を前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方と一体化するコア可変フィレットを含む、請求項１２に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１８】
前記可変フィレットは、空気流路となる部分において前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの一方で前記エアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットであることを特徴とする、請求項１２に記載の中間タービンフレーム。
【請求項１９】
前記可変フィレットは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの双方で利用される、請求項１２に記載の中間タービンフレーム。
【請求項２０】
前記可変フィレットはまた、前記前縁と後縁の一方でより大きな高さを有し、均一部分が、前記前縁と後縁の少なくとも一方から離間した位置でより低い高さを有していることを特徴とする、請求項１９に記載の中間タービンフレーム。
【請求項２１】
ガスタービンエンジンであって、
高圧タービン及び低圧タービンと、
前記高圧タービンと低圧タービン間に位置する中間タービンフレームであって、前記高圧タービンと低圧タービンの少なくとも一方に関連する軸を支持する軸受が取り付けられた、中間タービンフレームと、
半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームであって、複数のベーンを含むと共に、前記ベーンのそれぞれが前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの部分と、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの前記部分を接続するエアフォイルを含み、前記エアフォイルは、前縁と後縁との間に延在すると共に、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの対向面と一体化される、半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームと、
前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの一方の対向面を前記エアフォイルの壁面と一体化する可変フィレットであって、前記エアフォイルの表面から垂直方向に離れて延びる長さと、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の前記対向面から前記エアフォイル上へ外向きに離れて延びる高さを有し、かつ前記前縁と後縁の一方でより大きな長さと、前記前縁と後縁の少なくとも一方から離間した位置でより短い長さを有する離間した部分を備える可変フィレットと、を備えることを特徴とする前記ガスタービンエンジン。
【請求項２２】
前記のより大きな長さ及び前記のより短い長さは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面と前記エアフォイルの表面との交点から測定され、前記高さは、前記交点から前記フィレットの端部まで測定される、請求項２１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２３】
前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前記前縁であることを特徴とする、請求項２２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２４】
テーパ部が、前記前縁に関連付けられた部分から前記離間した部分に亘って前記可変フィレットの長さを先細りにしていることを特徴とする、請求項２２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２５】
前記のより短い長さに対する前記のより大きな長さの比は、１．１〜８．０であることを特徴とする、請求項２２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２６】
前記エアフォイルは空洞を有し、前記可変フィレットは、前記空洞を画成する外表面を前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの少なくとも一方と一体化するコア可変フィレットを含むことを特徴とする、請求項２２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２７】
前記可変フィレットは、空気流路となる部分において前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの一方で前記エアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットであることを特徴とする、請求項２２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２８】
前記可変フィレットは、前記半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームの双方で利用されることを特徴とする、請求項２２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】
本出願は、タービンベーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は２０１３年７月１５日に出願された米国仮出願番号第６１／８４６,１２７号に基づく優先権を主張する。
【０００３】
ガスタービンエンジンは、典型的には圧縮機に空気を送出するファンを含んでいる。空気は圧縮され、燃料と混合される燃焼部に供給され、点火される。この燃焼生成物はタービンロータを横切って下流に流れ、ロータを回転駆動する。
【０００４】
燃焼生成物の流れを制御するために、タービンベーンは、典型的にはタービンロータ段の間に配置されている。ベーンは、燃焼生成物が下流のタービンロータに近づくと燃焼生成物の流れを調整するように作用する。
【０００５】
タービンベーンの既知のタイプの一つは、中間タービンフレームに組み込まれている。中間タービンフレームは、高圧タービンロータ及び低圧タービンロータとの間に位置し、典型的には複数のベーンを含んでいる。各ベーンは、半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームとの間に延びるエアフォイルによって画成される。ベーンは前縁から後縁まで延在する。
【０００６】
フィレットは、エアフォイルをプラットフォームの対向面と一体化するように画成されている。従来技術では、フィレットは、典型的にはエアフォイルから垂直に離れて延びる寸法が比較的大きいものとして寸法決めされている。エアフォイルの外表面上へ上方に延びるフィレットの高さについても同様である。フィレットの寸法は、エアフォイルの前縁に見られるように、スラスト集中に対処するように設計されている。従来技術においては、単一で均一な大きさのフィレット寸法を利用してきた。
【０００７】
エアフォイルの長さに亘って異なるサイズを有する複合フィレットを設けることが知られている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
注目の実施形態では、タービンベーンは、半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームとの間に延在するエアフォイルを有している。エアフォイルは、前縁と後縁との間に延び、かつ半径方向内側及び外側プラットフォームの対向面と一体化している。可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方の対向面をエアフォイルの壁と一体化している。前記可変フィレットは、エアフォイルの表面から離れるように延びる長さ及び半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の対向面からエアフォイル上へ外向きに離れて延びる高さを有している。可変フィレットは、前縁と後縁の一方でより大きな長さを有している。離間した部分が、前記前縁及び後縁の少なくとも一方から離間した位置でより短い長さを有している。
【０００９】
先の実施形態に従った別の実施形態では、より大きな長さとより短い長さは、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面とエアフォイル表面の交点から測定される。高さは、交点からフィレット端部まで測定される。
【００１０】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前記前縁である。
【００１１】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、テーパ部が、前縁に関連した部分から、離間した部分に亘って可変フィレットの長さを先細にしている。
【００１２】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、より短い長さに対するより大きな長さの比は、１．１〜８．０である。
【００１３】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、エアフォイルは、空洞を有している。可変フィレットは、空洞を画成する外表面を半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一つと一体化するコア可変フィレットを含んでいる。
【００１４】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記可変フィレットは、空気流路となる部分において半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方でエアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットである。
【００１５】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームの双方で利用される。
【００１６】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記可変フィレットはまた、前記前縁と後縁の少なくとも一方においてより大きな高さを有している。均一な部分が、前縁及び後縁の少なくとも一方から離間した位置においてより低い高さを有している。
【００１７】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、より低い高さに対するより大きな高さの比は、１．１〜６．０である。
【００１８】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記のより大きな高さに対する前記のより大きな長さの比は、１．１〜４である。
【００１９】
注目の別の実施形態では、中間タービンフレームは、半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームを有している。半径方向内側及び外側プラットフォームは、複数のベーンを備え、ベーンの各々は、半径方向内側と外側プラットフォームの部分と半径方向内側及び外側プラットフォームの前記部分を接続するエアフォイルを含む。エアフォイルは、前縁と後縁の間で延在し、半径方向内側及び外側プラットフォームの対向面と一体化される。可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方の対向面をエアフォイルの壁と一体化する。可変フィレットは、エアフォイルの表面から離れて延在する長さと、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の対向面からエアフォイル上へ外向きに離れて延在する高さを有している。可変フィレットは、前縁と後縁の一方においてより大きな長さを有している。離間した部分が、前縁と後縁の少なくとも一方から離間した位置においてより短い長さを有している。
【００２０】
前述の実施形態に従った別の実施形態では、より大きな長さ及びより短い長さは、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面とエアフォイル表面の公称表面の交点から測定される。高さは、交点からフィレットの一端まで測定される。
【００２１】
前述の実施形態のいずれかに従った他の実施形態では、前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前縁である。
【００２２】
前述の実施形態のいずれかに従った他の実施形態では、テーパ部が、前記前縁に関連した部分から、離間した部分に亘って可変フィレットの長さを先細りにしている。
【００２３】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、より短い長さに対するより大きな長さの比は、１．１〜８．０である。
【００２４】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、エアフォイルは、空洞を有し、可変フィレットは、空洞を画成する外表面を半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方と一体化するコア可変フィレットを含んでいる。
【００２５】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、可変フィレットは、空気流路となる部分において半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方でエアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットである。
【００２６】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームの双方で利用される。
【００２７】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、可変フィレットはまた、前縁と後縁の一方でより大きな高さを有している。均一な部分が、前縁及び後縁の少なくとも一方から離間した位置でより低い高さを有している。
【００２８】
注目の別の実施形態では、ガスタービンエンジンは、高圧タービン及び低圧タービンを有している。中間タービンフレームは高圧及び低圧タービンとの間に配置される。中間タービンフレームには、高圧及び低圧タービンのうちの少なくとも一方に関連する軸を支持する軸受が取り付けられている。半径方向内側及び半径方向外側プラットフォームは複数のベーンを備えており、ベーンの各々は半径方向内側及び外側プラットフォームの部分と半径方向内側及び外側プラットフォームの部分を接続するエアフォイルを含んでいる。エアフォイルは前縁と後縁の間に延び、半径方向内側及び外側プラットフォームの対向面と一体化される。可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方の対向面をエアフォイルの壁面と一体化する。可変フィレットは、エアフォイルの表面から垂直に離れて延びる長さと、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の対向面からエアフォイル上へ外向きに離れるように延びる高さを有している。可変フィレットは、前縁と後縁の一方でより大きな長さを有している。離間した部分が、前縁と後縁の少なくとも一方から離間した位置でより短い長さを有している。
【００２９】
前述の実施形態に従った他の実施形態では、より大きな長さ及びより短い長さは、半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一方の公称表面とエアフォイル表面の交点から測定される。高さは、交点からフィレットの一端まで測定される。
【００３０】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、前記前縁及び後縁の少なくとも一方は、前記前縁である。
【００３１】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、テーパ部が、前縁に関連した部分から、離間した部分に亘って可変フィレットの長さを先細りにしている。
【００３２】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、より短い長さに対するより大きな長さの比は、１．１〜８．０である。
【００３３】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、エアフォイルは、空洞を有している。可変フィレットは、空洞を画成する外表面を半径方向内側及び外側プラットフォームの少なくとも一つと一体化するコア可変フィレットを含んでいる。
【００３４】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、可変フィレットは、空気流路となる部分において半径方向内側及び外側プラットフォームのいずれか一方でエアフォイルの表面に設けられた外側の可変フィレットである。
【００３５】
前述の実施形態のいずれかに従った別の実施形態では、可変フィレットは、半径方向内側及び外側プラットフォームの双方で利用される。
【００３６】
実施形態、実施例及び前述の段落、特許請求の範囲、または以下の説明及び図面の選択肢は、それらの様々な態様またはそれぞれ個々の機能のいずれかを含んで、独立して、または任意の組み合わせで考察することができる。一実施形態に関連して説明する特徴は、このような特徴に互換性がない場合を除いて、全ての実施形態に適用することが可能である。
【００３７】
これら及び他の特徴は、以下の図面及び明細書から最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】ガスタービンエンジンを示す説明図である。
【図１Ｂ】ベーンを備え、ガスタービンエンジンに組み込むことができる中間タービンフレームの一部を示す斜視図である。
【図２】ベーンの詳細を示す図１Ｂの断面図である。
【図３Ａ】ベーンの一部を示す説明図である。
【図３Ｂ】ベーンの別の特徴を示す説明図である。
【図３Ｃ】図３Ｂのベーンの一部を通る断面図である。
【図４Ａ】ベーンの一部の簡略化された断面図である。
【図４Ｂ】フィレットの第一の選択肢を示す説明図である。
【図４Ｃ】フィレットの第二の選択肢を示す説明図である。
【図４Ｄ】フィレットの第三の選択肢を示す説明図である。
【図４Ｅ】フィレットの長さ及び高さを如何に確定することができるかを図式化して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１Ａは、ガスタービンエンジン２０を概略的に示している。ガスタービンエンジン２０は、一般的にファンセクション２２、圧縮機セクション２４、燃焼器セクション２６及びタービンセクション２８を組み込んだ２スプールターボファンとして本明細書に開示されている。代替エンジンでは、他のシステムや機能の中でオーグメンタセクション（図示せず）が含まれる場合がある。ファンセクション２２はナセル１５内に画成されたバイパスダクト内のバイパス流路Ｂに沿って空気を駆動する一方、圧縮機セクション２４は圧縮のためコア流路Ｃに沿って空気を駆動し、空気は燃焼器セクション２６へ送られ、次に膨張のためにタービンセクション２８に供給される。開示される非限定的な実施形態では、２スプールターボファンガスタービンエンジンとして示されているが、本明細書で説明する概念は、その教示が３スプールアーキテクチャを含む他のタイプのタービンエンジンにも適用することができるため、２スプールターボファンの使用に限定されないことは理解されるべきである。
【００４０】
例示的なエンジン２０は、複数の軸受システム３８を介して、エンジンの静的構造体３６に関連してエンジンの長手方向中心軸の周りで回転するように取り付けられた低速スプール３０と高速スプール３２を一般的に備えている。様々な軸受システム３８を様々な箇所で代替的または追加的に設けることもでき、軸受システム３８の位置は用途の必要に応じて変更することができることを理解すべきである。
【００４１】
低速スプール３０は、一般的にファン４２、低圧圧縮機４４及び低圧タービン４６を相互接続する内側シャフト４０を備える。内側シャフト４０は、変速機構を介してファン４２に接続され、この変速機構は、例示的なガスタービンエンジン２０においては、低速スプール３０よりも低い速度でファン４２を駆動するギヤードアーキテクチャ４８として図示されている。高速スプール３２は、高圧圧縮機５２と高圧タービン５４とを接続する外側シャフト５０を備えている。燃焼器５６は、例示的なガスタービン２０においては高圧圧縮機５２と高圧タービン５４との間に配置される。一般的に、エンジンの静的構造体３６の中間タービンフレーム５７は、高圧タービン５４と低圧タービン４６との間に配置されている。中間タービンフレーム５７はさらに、タービンセクション２８内で軸受システム３８を支持している。内側シャフト４０と外側シャフト５０は同心であり、エンジンの長手方向中心軸Ａを中心に軸受システム３８を介して回転するが、中心軸Ａは長手方向軸と同一直線上にある。図１Ａには示されていないが３スプールエンジンの場合には、複数の中間タービンフレーム５７は、例えば高速スプールと中間スプールとの間、並びに中間スプールと低速スプールとの間に存在してもよい。本明細書で開示される様々な実施形態は、当業者によって複数のこのような位置設定に適用することが可能である。
【００４２】
コア空気流は、低圧圧縮機４４によって圧縮され、その後は高圧圧縮機５２によって圧縮され、燃焼器５６内で燃料と混合されて燃焼し、膨張しながら高圧タービン５４及び低圧タービン４６を横切っていく。中間タービンフレーム５７は、コア空気流路Ｃ内にあるエアフォイル５９を備えている。膨張に応じて、タービン４６、５４が低速スプール３０と高速スプール３２のそれぞれを回転駆動する。ファンセクション２２、圧縮機セクション２４、燃焼器セクション２６、タービンセクション２８、及びファン駆動ギアシステム４８の各位置を変えることができることは理解されよう。例えば、ギアシステム４８は、燃焼器セクション２６の後方またはタービン部２８の後方であってもよく、ファンセクション２２をギアシステム４８の前方位置または後方位置に配置してもよい。
【００４３】
一実施例では、エンジン２０は高バイパスギアード航空機エンジンである。さらなる実施例では、エンジン２０のバイパス比は約６より大きく、例示的な実施形態では約１０よりも大きく、ギヤードアーキテクチャ４８は、遊星歯車システムまたはその他のギアシステムのような遊星歯車列であるが、ここでは約２．３よりも大きい減速比を呈し、低圧タービン４６は約５より大きい圧力比を有している。開示される一実施形態では、エンジン２０のバイパス比は約１０以上であり（１０：１）、ファンの直径は低圧圧縮機４４よりも顕著に大きく、低圧タービン４６は約５（５：１）より大きい圧力比を有している。低圧タービン４６の圧力比は、排気ノズルより前の低圧タービン４６の出口における圧力に関連して、低圧タービン４６の入口より前で測定された圧力である。ギヤードアーキテクチャ４８は、約２．３：１よりも大きい減速比を有する遊星歯車システムまたは他のギアシステムのような遊星歯車列であってもよい。しかしながら、上記のパラメータはギヤードアーキテクチャ・エンジンの一実施形態の単なる例示であり、本発明は、ダイレクトドライブターボファンを含む他のガスタービンエンジンに適用可能であることは理解されるべきである。
【００４４】
高バイパス比により、推力のかなりの量がバイパス流Ｂによって提供される。エンジン２０のファンセクション２２は、典型的にはマッハ約０．８及び約３５,０００フィートでの巡航である特定の飛行条件のために設計されている。また、「バケット巡航推力当たり燃料消費率（ＴＳＦＣ）」としても知られているエンジンの燃費が最高のマッハ０．８と３５,０００フィートの飛行条件は、燃焼する燃料のｌｂｍがエンジンがその最小点で生成する推力のｌｂｍで除算される業界標準パラメータである。「低ファン圧力比」とは、ファン出口ガイドベーン（「ＦＥＧＶ」）システムなしで、ファンブレードのみを横切る圧力比である。非限定的な一実施形態によれば、本明細書に開示されるような低いファン圧力比は約１．４５未満である。「低補正ファン先端速度」とは、フィート／秒での実際のファン先端速度を［（トラム°Ｒ）／（５１８．７°Ｒ）］０．５の業界標準温度補正値で除算したフィート／秒での実際のファン先端速度である。非限定的な一実施形態によれば、本明細書に開示されるような「低補正ファン先端速度」は、約１１５０フィート／秒未満である。
【００４５】
図１Ｂは、中間タービンフレームのベーンまたはガス通路部８０を示している。これは、図１Ａのエンジンにおける中間タービンフレーム５７の一部であってもよい。中間タービンフレーム部８０は、中間支持構造を介して軸受を支持することができる。また、軸受は中間タービンフレーム５７に支持される必要はない。外側プラットフォーム８２は半径方向外側の位置にあり、内側プラットフォーム８４は半径方向内側の位置にある。内側プラットフォーム８４は、軸受３８または中間構造体を支持している。複数のエアフォイル８６がプラットフォーム８２と８４の間に延在している。中間タービンフレーム部８０は複数のベーン３１１を有しており、それぞれがエアフォイル８６及びプラットフォーム８２、８４の一部として画成されている。中間タービンフレーム部８０が開示されているが、本出願の教示は別個のベーン、並びに中間タービンフレーム全体にまで及ぶことが理解されるべきである。一実施形態では、中間タービンフレーム部分８０は単一部品として鋳造される。代替的に、中間タービンフレーム部分８０を互いに結合した複数の個別のベーン３１１によって形成することもできる。
【００４６】
図２は、エアフォイル８６を有するベーン３１１の詳細を示している。エアフォイル８６は前縁１９０と後縁９１を備えている。前縁１９０は、半径方向外側プラットフォーム８２と一体化される半径方向外側の前縁９２と、半径方向内側プラットフォーム８４と一体化される半径方向内側の前縁９０まで延びている。同様に、後縁９１は、それぞれ半径方向外側プラットフォーム８２と半径方向内側のプラットフォーム８４と一体化される後縁部９４と９６を有している。
【００４７】
図３Ａに示すように、フィレットはプラットフォーム８４の表面１８４をエアフォイル８６の外表面と一体化している。半径方向内側の前縁９０で、フィレットは、半径方向内側前縁９０から点１００まで垂直に離れる方向で測定した長さで延びている。また、フィレットは、プラットフォーム８４の表面１８４から高さ１０２まで延在している。フィレットの遷移またはテーパ部１０４は、半径方向内側の前縁９０から半径方向内側の後縁９６に向かって延在して形成されている。テーパ部１０４は、点１００までの長さよりも小さい外側の点１０５までの長さと、高さ１０２よりも小さい点１０６までの高さを有するものとして図示されている。
【００４８】
テーパ部１０４を越えて半径方向内側の後縁９６に延在する均一な部分１０８が存在する。均一部分１０８は、点１１２まで均一な高さ及び点１１０まで均一な長さを有している。均一部分１０８は実際には「均一」であると定義されているが、この部分でいくつかの変化があってもよい。この適用目的のために、均一部分１０８は、離間した部分と呼ぶこともできる。離間した部分は、単に前縁または後縁のいずれかにおけるフィレットよりも短い長さを有するフィレットエリアを備えている。
【００４９】
図３Ｂは、ベーンが空洞を有し、エアフォイルの外表面３０４がこの空洞に面していることを示している。空洞またはコアの外表面３０４をプラットフォーム８２の外面と一体化しているフィレット３０６が存在している。前縁３０１と後縁３０２も存在している。
【００５０】
フィレット３０６を図３Ｃから認めることができるが、この図には半径方向内側端部３１０において同様のフィレット３１２がさらに示されている。フィレット３０６及び３１２は、図３Ｂに示すように、前縁３０１に関連した拡大部６００、テーパ部６０１、そして後縁３０２の方向に離間して設けられた一定部分６０２を有していてもよい。
【００５１】
図４Ａは、理想化されたベーン４００を示している。ガス通路プラットフォーム表面４０２並びにガス通路エアフォイル表面４０８を画成することができる。同様にして、コアプラットフォーム４０４、及びコアエアフォイル４０６が画成され得る。図４Ａではフィレットは存在しない。エアフォイルとプラットフォームの表面は、尖端（ｓｈａｒｐ  ｐｏｉｎｔ）で交わるように理想化することができる。以下に説明するように、尖端は直角である必要はないが、それらが交わる位置において本質的に直線となるように双方の面を理想化することができる。
【００５２】
図４Ｂは、フィレット４１０がガス通路側に形成されたベーン４０９を示しているが、コア側にはフィレットは存在しない。フィレット４１０は、点４１２から測定することができる長さと高さを有している。
【００５３】
図４Ｃは、面４０８と４０２が直角に交わるベーン４１３を示しているが、ガス通路フィレットは存在しない。一方、コア側面４０６と４０４にはフィレット４１６が設けられている。フィレット４１６は、２つの面４０４と４０６がさらに平面方向に延在した場合、２つの面４０４と４０６が交わることになる仮想尖端４１８から測定することができる。
【００５４】
ベーン４２０は、コア側にフィレット４２２を、そしてガス通路側にフィレット４２４を有するものとして図４Ｄに示されている。これらのフィレットの高さと長さは、図４Ｂ及び図４Ｃの実施形態のように同じ点から測定されることになる。
【００５５】
図４Ｅは、どのようにフィレットが測定されるかを示している。図４Ｅでは、プラットフォームの表面３３６は円錐であり、プラットフォーム表面３３６との交点３３４において直線であると仮定されるエアフォイルの表面３３１と交わると仮定している。フィレットの長さは、尖った交点３３４とフィレットの端部３３０との間で測定される。高さは、エアフォイル３３１の表面に沿って尖った交点３３４とフィレットの端部３３２との間で画成される。
【００５６】
実施形態では、前縁から点１００までの最初の長さは０．７０インチ（１．７７８センチメートル）であった。点１０２までの高さは０．４００インチ（１．０１６センチメートル）であった。均一なフィレット、すなわち離間した部分１０８は、点１１２まで０．２５０インチ（０．６３５センチメートル）の長さと、点１１０まで０．２５０インチ（０．６３５センチメートル）の高さを有していた。
【００５７】
実施形態では、点１１２までの長さと比較した点１００までの長さは、１．１〜８．０であり、より狭くは２．５〜５．６であった。これらの同じ実施形態では、点１１０の高さに対する点１０２の高さの比は、１．１〜６．０であり、より狭くは１．５〜３．５であった。
【００５８】
実施形態では、点１０２における高さに対する点１００までの第１の長さの比が１．１〜４であり、そしてより狭くは１．５〜３．０であった。
【００５９】
繰り返すが、可変フィレットは、エアフォイルの半径方向内側及び半径方向外側の部分の双方で利用され、また、両方のコアフィレットにおいて利用することができる。コア部で使用される場合、可変フィレットは重量を低減し、応力集中に対処しながら壁厚の変化を許容する。また、中空コアを通過することができる構造に付加的なクリアランスを提供するために使用することもできる。燃焼生成物の経路となるエアフォイルの外表面上で利用するときに、拡張したフィレットは、ガス通路の経路における改善された空気力学的流れのためのより小さなフィレットを有しつつ、前縁など一箇所で対処すべき応力集中を許容する。加えて、より小さなフィレットは、流路で利用されるときに重量を減少させる。
【００６０】
開示された発明では、適切な応力緩和が前縁または後縁に隣接する場所で提供されながら、ガス通路においては減少されたフィレット面積が維持される。
【００６１】
本発明の実施形態を開示してきたが、当業者であれば、一定の修正は本開示の範囲内に入るであろうことを認識するであろう。そのため、以下の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び内容を判断するために検討する必要がある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【国際調査報告】
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