JPH0578941U

JPH0578941U - ファンエクジットガイドベーン

Info

Publication number: JPH0578941U
Application number: JP2823792U
Authority: JP
Inventors: 龍三今村; 剛石山; 均川端; 英夫盛田; 操近藤; 勉成清; 昌信山下; 秀則坂本
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1993-10-26
Anticipated expiration: 2007-04-02
Also published as: JP2600039Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】厚さが薄いファンエクジットガイドベーンに
耐衝撃性能を具備させる。【構成】炭素繊維を包含したＰＥＥＫをシート状に形
成した炭素繊維強化樹脂シート材を複数積層するととも
に所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫをシー
ト状に形成した樹脂シート材を挿入し隣接する部材を互
いに熱融着によって接着したベーン本体形成部２１と、
該ベーン本体形成部２１の前縁部並びに後縁部を被覆し
且つベーン本体形成部２１に熱融着によって接着された
ＰＥＥＫよりなるベーン前縁形成部２２並びにベーン後
縁形成部２３と、前記ベーン本体形成部２１、ベーン前
縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３の表面を被覆し且
つそれらの部材に熱融着により接着されたＰＥＥＫより
なるベーン表層部２４とを備える。【効果】各部材をＰＥＥＫにより形成しているので、
耐衝撃性が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はファンエクジットガイドベーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は航空機に用いられているバイパス型ターボファンエンジンの一例を示すもので、１は略円筒状の外筒２内に同軸に配置された外筒２よりも長さが短い内筒、３は内筒１内に回転自在に支持された低圧圧縮機駆動軸、４は低圧圧縮機駆動軸３の前後方向中間部に回転自在に外嵌された高圧圧縮機駆動軸である。

【０００３】５は低圧圧縮機駆動軸３の前方Ａ側端部に連結された低圧圧縮機ディスク、６は低圧圧縮機ディスク５の外周面に前記内筒１の前方Ａ側に位置するように取り付けられた低圧圧縮機動翼、７は低圧圧縮機ディスク５の外周面に前記内筒１内に位置するように取り付けられた低圧圧縮機動翼、８は前記内筒１の内周面に低圧圧縮機動翼７の後方Ｂ側に位置するように取り付けられた低圧圧縮機静翼である。

【０００４】９は内筒１内に配置され前記高圧圧縮機駆動軸４の前方Ａ側端部に連結された高圧圧縮機ディスク、１０は高圧圧縮機ディスク９の外周面に取り付けられた高圧圧縮機動翼、１１は前記内筒１の内周面に高圧圧縮機動翼１０の後方Ｂ側に位置するように取り付けられた高圧圧縮機静翼である。

【０００５】１２は内筒１内に配置され高圧圧縮機駆動軸４の後方Ｂ側端部に連結された高圧タービンディスク、１３は高圧タービンディスク１２の外周面に取り付けられた高圧タービン動翼、１４は前記内筒１の内周面に高圧タービン動翼１３の後方Ｂ側に位置するように取り付けられた高圧タービン静翼である。

【０００６】１５は内筒１内に配置され前記低圧圧縮機駆動軸３の後方Ｂ側端部に連結された低圧タービンディスク、１６は前記内筒１内に配置され低圧タービンディスク１５の外周面に取り付けられた低圧タービン動翼である。

【０００７】１７は前記内筒１内の高圧圧縮機ディスク９と高圧タービンディスク１２との間に形成される空気流路１８内に配置された燃焼室、１９は前記外筒２の内周面と内筒１の外周面により形成されるバイパス流路２０に配置されたファンエクジットガイドベーン（静翼）である。

【０００８】上述した構造を有するバイパス型ターボエンジンでは、燃焼室１７内で燃料と空気の混合気を燃焼させると、燃焼ガスが燃焼室１７から後方Ｂ側へ向って流れ、この燃焼ガスの圧力により高圧タービン動翼１３、低圧タービン動翼１６が回転し、更に、燃焼ガスが外筒２の後方Ｂ側へ向って噴出して推力が発生する。

【０００９】高圧タービン動翼１３に生じた回転力は、高圧タービンディスク１２、高圧圧縮機駆動軸４、高圧圧縮機ディスク９を介して高圧圧縮機動翼１１へ、また、低圧タービン動翼１６に生じた回転力は、低圧タービンディスク１５、低圧圧縮機駆動軸３、低圧圧縮機ディスク５を介して低圧圧縮機動翼６，７にそれぞれ伝達され、前記高圧圧縮機動翼１１及び低圧圧縮機動翼６，７が回転する。

【００１０】前方Ａ側から外筒２内を経て内筒１内へ流入する空気は、低圧圧縮機動翼６，７及び低圧圧縮機静翼８により圧縮された後、更に、高圧圧縮機動翼１１及び高圧圧縮機静翼１４によって更に高い圧力に圧縮される。

【００１１】この圧縮された空気は、燃焼室１７に流入して燃料と混合され、空気と燃料の混合気が燃焼することにより燃焼ガスが発生し、該燃焼ガスが内筒１の後方Ｂ側へ向って流れる。

【００１２】一方、前方Ａ側から外筒２内を経てバイパス流路２０に流入する空気は、低圧圧縮機動翼６及びファンエクジットガイドベーン１９により圧縮されて外筒２の後方Ｂ側へ向って噴出し、この空気の流れによっても航空用バイパス型ターボエンジンに推力が発生する。

【００１３】このようなバイパス型ターボエンジンでは、従来、各部材を金属により形成していたが、近年、推力が６００００ポンド程度の比較的大型のバイパス型ターボエンジンにおいて、他の部材と比較して熱影響を受けにくく、負荷応力があまり大きく作用しないファンエクジットガイドベーン１９を、カーボン繊維により強化したエポキシ系樹脂（熱硬化性樹脂）によって形成し、エンジンの軽量化を図ったものがある。

【００１４】上記エポキシ樹脂は、硬化すると高強度で耐熱性に富む反面、脆性が高く衝撃力に弱いという物性を有しているが、大型のバイパス型ターボエンジンではファンエクジットガイドベーン１９の厚さを充分に確保できるので、エポキシ樹脂を用いても、鳥打込み（飛行中、エンジン内に鳥が吸込まれてエンジンの内部材に衝突すること）や氷塊の吸込み（飛行中、エンジンの外筒２の前方Ａ側端部に付着した氷塊が脱落する際に、エンジン内に吸込まれてエンジンの内部材に衝突すること）が発生したときの衝撃に耐え得るような強度をファンエクジットガイドベーン１９に具備させることができる。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、推力が２５０００ポンド程度の比較的小型のバイパス型ターボエンジンにおいて、エポキシ樹脂を用いてファンエクジットガイドベーン１９を形成したとすると、ファンエクジットガイドベーン１９の厚さが大型のバイパス型ターボエンジンに比べて薄くなるため、前述した鳥打込みや氷塊の吸込みが発生した際に生じる衝撃に耐え得る強度をファンエクジットガイドベーン１９に具備させることができない。

【００１６】

【調査結果による知見】

かかる問題を解決するために考案者らは、種々の合成樹脂の物性について鋭意調査を行った結果、熱硬化性樹脂に比べて靭性が高く、衝撃力に対して粘り強い物性を有している熱可塑性樹脂のうち、特にＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）がファンエクジットガイドベーン１９を形成する材料として適当なものであるとの知見を得るに至った。

【００１７】

【考案の目的】

本考案は、前述した実情に鑑みなしたもので、厚さが薄いファンエクジットガイドベーンに所要の耐衝撃性能を具備させることを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案のファンエクジットガイドベーンにおいては、炭素繊維を包含したＰＥＥＫをシート状に形成した炭素繊維強化樹脂シート材を複数積層するとともに所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫをシート状に形成した樹脂シート材を挿入し隣接する炭素繊維強化樹脂シート材同士あるいは隣接する炭素繊維強化樹脂シート材と樹脂シート材をそれぞれ熱融着によって接着したベーン本体形成部と、該ベーン本体形成部の前縁部並びに後縁部を被覆し且つベーン本体形成部に熱融着によって接着されたＰＥＥＫよりなるベーン前縁形成部並びにベーン後縁形成部と、前記ベーン本体形成部、ベーン前縁形成部、ベーン後縁形成部の表面を被覆し且つそれらの部材に熱融着により接着されたＰＥＥＫよりなるベーン表層部とを備えている。

【００１９】

【作用】

本考案のファンエクジットガイドベーンは、主として靭性に富んだ物性のＰＥＥＫにより構成され、ベーン本体形成部を形成する所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫのみよりなる樹脂シート材を配置しているので、厚さが薄いファンエクジットガイドベーンにおいても所要の耐衝撃性能を具備させることができる。

【００２０】

【実施例】以下本考案の実施例を図面を参照しつつ説明する。

【００２１】図１及び図２は本考案のファンエクジットガイドベーンの一実施例を示すもので、２１はベーン本体形成部、２２はベーン本体形成部２１の前縁部を被覆し且つベーン本体形成部２１に熱融着によって接着されたベーン前縁形成部、２３はベーン本体形成部２１の後縁部を被覆し且つベーン本体形成部２１に熱融着によって接着されたベーン後縁形成部、２４は前記ベーン本体形成部２１、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３の表面を被覆し且つそれらの部材に熱融着により接着されたベーン表層部である。

【００２２】ベーン本体形成部２１は、炭素繊維を包含したＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）をシート状に形成した炭素繊維強化樹脂シート材２５を複数積層するとともに、所要の炭素繊維強化樹脂シート材２５間にＰＥＥＫをシート状に形成した樹脂シート材２６を挿入し、隣接する炭素繊維強化樹脂シート材２５同士あるいは炭素繊維強化樹脂シート材２５と樹脂シート材２６をそれぞれ熱融着によって接着した構造を有している。

【００２３】また、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３、ベーン表層部２４はいずれもＰＥＥＫにより形成されている。

【００２４】上述したファンエクジットガイドベーンを製造する際には、製造すべきファンエクジットガイドベーンの形状に合致するような形状に裁断した炭素繊維強化樹脂シート材２５を順次積層するとともに所要の炭素繊維強化樹脂シート材２５間に樹脂シート材２６を挿入して積層体を形成する。

【００２５】更に、上記積層体の前縁部並びに後縁部をＰＥＥＫのシート材により複数層にわたって被覆し、このシート材の表層部及び前記積層体の表面をＰＥＥＫのシート材により被覆した後、金型により加熱圧下成形して隣接する炭素繊維強化樹脂シート材２５またはＰＥＥＫのシート材同士、あるいは炭素繊維強化樹脂シート材２５と樹脂シート材２６をそれぞれ熱融着によって一体的に接着させ、ファンエクジットガイドベーンを構成する。

【００２６】このとき、隣接する炭素繊維強化樹脂シート材２５同士あるいは炭素繊維強化樹脂シート材２５と樹脂シート材２６が接着されることによりベーン本体形成部２１が形成される。

【００２７】また、積層体の前縁部並びに後縁部を被覆する複数層のＰＥＥＫのシート材同士がそれぞれ接着されることよりベーン前縁形成部２２並びにベーン後縁形成部２３が形成され、更に、前記積層体の表面及びベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３となるシート材の表層部を被覆するＰＥＥＫのシート材が、積層体並びにベーン前縁形成部２２，ベーン後縁形成部２３に接着されることによりベーン表層部２４が形成される。

【００２８】上述したファンエクジットガイドベーンは、主として靭性に富んだ物性のＰＥＥＫにより構成され、また、ベーン本体形成部２１を形成する所要の炭素繊維強化樹脂シート材２５間にＰＥＥＫのみよりなる樹脂シート材２６を配置しているので耐衝撃性が高く、鳥打込みや氷塊の吸込み等の衝撃により破損することがない。

【００２９】また、ベーン表層部２４、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３には耐エロージョン性が高いＰＥＥＫを使用しているので、砂、氷粒等がファンエクジットガイドベーンの表面を連続的に擦過したときには、砂、氷粒等によりベーン表層部２４、ベーン前縁形成部２２、ベーン後縁形成部２３が削り取られることがあるが、ベーン本体形成部２１は外部に露出していないので、該ベーン本体形成部２１を構成する炭素繊維強化樹脂シート材２５の炭素繊維が直ちに外部へ露出してしまうことがない。

【００３０】なお、本考案のファンエクジットガイドベーンは、上述した実施例にのみ限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３１】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案のファンエクジットガイドベーンによれば下記の様な種々の優れた効果を奏し得る。

【００３２】（１）ファンエクジットガイドベーンを主として靭性に富んだ物性のＰＥＥＫにより構成し、ベーン本体形成部を形成する所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫのみよりなる樹脂シート材を配置しているので、厚さが薄いファンエクジットガイドベーンに所要の耐衝撃性能を具備させることができる。

【００３３】（２）ファンエクジットガイドベーンの表面が砂、氷粒等の擦過により削り取られても、ベーン本体形成部はベーン前縁部、ベーン後縁部、ベーン表層部により被覆されているので、ベーン本体形成部を形成する炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維が直ちに外部へ露出してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のファンエクジットガイドベーンの一実
施例を示す断面図である。

【図２】本考案のファンエクジットガイドベーンの一実
施例の前縁部における部材配置図である。

【図３】バイパス型ターボファンエンジンの一例を示す
概念図である。

【符号の説明】

２１ベーン本体形成部２２ベーン前縁形成部２３ベーン後縁形成部２４ベーン表層部２５炭素繊維強化樹脂シート材２６樹脂シート材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者盛田英夫神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)考案者近藤操神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)考案者成清勉神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社横浜第一工場内 (72)考案者山下昌信東京都田無市向台町三丁目５番１号石川島播磨重工業株式会社田無工場内 (72)考案者坂本秀則東京都保谷市柳沢６丁目１番１号石川島ジェットサービス株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】炭素繊維を包含したＰＥＥＫをシート状
に形成した炭素繊維強化樹脂シート材を複数積層すると
ともに所要の炭素繊維強化樹脂シート材間にＰＥＥＫを
シート状に形成した樹脂シート材を挿入し隣接する炭素
繊維強化樹脂シート材同士あるいは隣接する炭素繊維強
化樹脂シート材と樹脂シート材をそれぞれ熱融着によっ
て接着したベーン本体形成部と、該ベーン本体形成部の
前縁部並びに後縁部を被覆し且つベーン本体形成部に熱
融着によって接着されたＰＥＥＫよりなるベーン前縁形
成部並びにベーン後縁形成部と、前記ベーン本体形成
部、ベーン前縁形成部、ベーン後縁形成部の表面を被覆
し且つそれらの部材に熱融着により接着されたＰＥＥＫ
よりなるベーン表層部とを備えてなることを特徴とする
ファンエクジットガイドベーン。