JPH0610086Y2 - 可変動翼 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、航空用ターボファンエンジン、産業用ガスタ
ービンなどのファン、圧縮機などの可変動翼に関するも
のである。

［従来の技術］ ガスタービンは、大気中から吸い込んだ空気を圧縮機で
圧縮して加熱器に送り、燃料噴射弁から燃料を霧状に噴
射して定圧燃焼させ、この燃焼ガスをタービンの翼（ブ
レード）にあてて動力を発生させる原動機である。この
中、産業用ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、タービン
の３つが主要構成部分をなし、また、ガスタービンを利
用した航空用ターボファンエンジンは、大きな推力を得
るためにターボジェットエンジンの前面にファンを設け
ている。そして、このガスタービンの圧縮機及びファン
には、軸流式が用いられ、空気を導くための静翼と空気
を圧縮するために回転する動翼とが設けられている。

ところで、このような圧縮機及びファンは、通常その作
動領域を広げるために可変動翼が用いられている。第５
図及び第６図に、この種の可変動翼及び可変構造の従来
例を示す。金属材料製の動翼ａは、同じく金属材料製の
トラニオンｂの上部にボルトｃにより取り付けられてい
る。トラニオンｂの下部は、ほぼ筒状に下方に延び、そ
の上方から下端に向かって順に、円錐部ｄ、円筒部ｅ、
スプラインｆ、ねじ部ｇを有する（第６図）。前記円筒
部ｄは、回転体ディスクｈの乾式スラスト及びジャーナ
ル軸受ｉに支承され、前記円錐部ｅはボールスラスト軸
受ｊを介して前記回転体ディスクｈに支承され、前記ス
プラインｆは翼レバーアームｋに嵌入し、また、前記ね
じ部ｇはトラニオンリテーナ（ナット）ｌにねじ結合す
る（第５図）。

圧縮機またはファン（図示せず）の静翼（図示せず）に
案内されて空気が吸い込まれると、該空気は前記動翼ａ
に入り、前記動翼ａはトラニオンｂを介して上記のよう
に回転体ディスクｈに支持されているので、ディスクｈ
と共に回転して空気を圧縮する。このとき、作動領域を
広げるために、静翼（図示せず）に対して前記動翼ａの
角度を変える必要がある場合には、前記レバーアームｋ
とスプラインｆとによりトラニオンｂを矢印（第５図）
のように回転させる。

［考案が解決しようとする課題］ 上述の従来技術によると、動翼ａ及びトラニオンｂはい
ずれも金属材料で作られ、特に動翼ａの場合は翼の形状
に高い精度が要求されるために精密鋳造などの高度の技
術を用いて製作される。また、トラニオンｂの場合に
は、第６図に示すようにスプラインｆ、ねじ部ｇなどの
面倒な機械加工を必要とする。従って、これらの製作及
び加工に大幅な時間を費やすために製作期間も長くな
り、その上コストが大巾に高くなる。また、金属材料は
比較的重量が重いために、回転体ディスクｈに支持され
て回転する動翼ａ及びトラニオンｂに作用する遠心力も
大きくなり、これに伴い回転体ディスクｈの強度設計に
特別な考慮が必要となる。このため、製作コストの節減
と構造設計の簡素化とを達成することが課題となってい
る。

本考案は、動翼及び可変構造部を軽量化すると共に高い
強度を保持し、且つ品質が安定し製作が容易な可変動翼
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記実情に鑑みなされたものであり、連続した
ファイバのプリプレグを積層配列にして一体に成形した
動翼本体と翼根部とを設け、該翼根部は、外面に円錐面
を有すると共に底面に金属材料製の可変角度設定用位置
決めストッパを固着し、前記円錐面と整合する傾斜凹面
と前記ストッパと契合可能な歯形を有し回転体ディスク
に取付可能な金属材料製の分割形翼根部支持片を設けた
ことを特徴とするものである。

［作用］ 動翼本体と一体に成形された翼根部の外面の円錐面に、
分割形翼根部支持片を両側からその傾斜凹面を当てて挟
み込み、動翼本体の可変角度を任意の位置に設定するた
めに、前記翼根部の底面に固着した可変角度設定用位置
決めストッパを前記支持片の歯形の所要設定位置に契合
させる。上記状態の前記支持片を、ファン、圧縮機など
の回転体ディスクに取り付け、回転体ディスクとともに
動翼本体を回転させる。動翼本体及び翼根部はＦＲＰに
より一体に形成されているために、軽量にすることがで
きると共に高い強度を保持し、且つ品質が安定し、また
構造が簡素化されることとあいまって製作コストが低減
される。

［実施例］ 以下図面に基づき本考案の実施例を説明する。第１図〜
第４図は本考案の一実施例を示す。

動翼及び可変構造は、第１図に示すように、ＦＲＰ製動
翼本体１、動翼本体１と一体の連続したＦＲＰ製翼根部
２、金属材料製可変角度設定用位置決めストッパ３、及
び歯形４を有する金属製の分割形翼根部支持片５により
構成される。ここで、ＦＲＰとは、繊維強化プラスチッ
ク（Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉ
ｃｓ）の略称であり、マトリックス（母材）としてのプ
ラスチックと強化材としてのファイバ（繊維）とを組み
合わせた複合材料の一種である。組み合わせるプラスチ
ックとファイバの種類により種々のものがあるが、一般
に、機械的特性、成形性、耐食性に優れ、特に比強度
（強さ／比重）、比剛性（剛性／比重）、比弾性率（弾
性率／比重）などが大きいことは他の材料に比べたＦＲ
Ｐの大きな特色である。

前記翼根部２の外面は、前記動翼本体１との連続部から
端部に広がる円錐面６を有し、前記位置決めストッパ３
は、前記動翼本体１及び翼根部２の成形の際に該翼根部
２の底面７に一体に嵌め込まれる。前記分割形支持片５
のそれぞれは、分割部前面８に、前記円錐面６と整合す
る傾斜凹面９と、前記ストッパ３と契合するように円弧
状に配列された前記歯形４とを有し、また、分割部背面
10は前記円錐面６と同様に底面に向って広がりを有する
傾斜面11を有している。

前記動翼本体１及び翼根部２は、第２図及び第３図に示
すように、ファイバに熱硬化性樹脂などの硬化剤を含浸
させたプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ、樹脂浸透加工材）
12を積層配列して一体に圧縮成形される。そして、前記
動翼本体１の翼面部13と翼根部２との間に前記プリプレ
グ12が連続する。

第４図に、動翼及び可変構造を回転体ディスク14に組み
込んだ状態を示す。前記翼根部２の円錐面６に対して前
記支持片５をその傾斜凹面９を介して両側から挟み込
み、その際前記位置決めストッパ３を前記歯形４の任意
の位置に契合させることにより、動翼本体１の取付角度
を任意に可変設定することができる。前記回転体ディス
ク14の外周に、前記支持片５の横断面（分割面と直交す
る断面）外部形状に整合したスロット15を設け、翼根部
２を挟み込んだ支持片５を前記スロット15内に挿入する
ことにより前記動翼本体１を回転体ディスク14に可変角
度を設定して取り付けることができる。

回転体ディスク14と共に動翼本体１が回転すると、動翼
本体１及び翼根部２に遠心力及びせん断力が作用する
が、比較的軽量であり、また、一体に連続したファイバ
のプリプレグ12が積層配列されているために高い強度を
保持することができる。

［考案の効果］ 本考案によれば、次のような種々の優れた効果を期待す
ることができる。

(I)高い比強度を有する動翼本体及び翼根部が得られ
る。

(II)動翼本体及び翼根部の形状精度、品質の安定性が良
く、しかも金属材料製のものに比べて製作も容易であ
る。

(III)また、金属材料製のものに比べて構造が簡素化さ
れ、機械加工が不要となり、製作コストの削減、製作期
間の短縮を計ることができる。

(IV)特に、開発試験用の動翼として製作する場合にも最
適であり、過負荷回転試験の上限を高くすることができ
る。

(IV)軽量化により回転体ディスクに発生する応力が低下
し該ディスクの構造設計が容易になる。

(VI)振動減衰特性の効果も得られる。

(VII)翼根部に金属材料製のストッパを固着し、且つ翼
根部を回転体ディスクに固定する金属材料製の分割形翼
根部支持片の傾斜凹部に、前記ストッパが契合する歯型
を形成しているので、動翼本体の取付け角度を簡単な構
成で任意に選定することができ、これにより同一の翼を
用いて、種々の取付角度による空力特性調査を行うこと
が可能となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の分解斜視図、第２図は翼面
部のプリプレグ積層状態図、第３図は第２図のＡ−Ａ矢
視図による動翼本体及び翼根部のプリプレグ積層状態
図、第４図は第１図の実施例を回転体ディスクに組み込
んだ説明図、第５図及び第６図は従来技術の説明図であ
る。 図中１は動翼本体、２は翼根部、３は可変角度設定用位
置決めストッパ、４は歯形、５は分割形翼根部支持片、
６は円錐面、７は底面、９は傾斜凹面、12はプリプレ
グ、14は回転体ディスクを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】連続したファイバのプリプレグを積層配列
   にして一体に形成した動翼本体と翼根部とを設け、該翼
   根部は、外面に円錐面を有すると共に底面に金属材料製
   の可変角度設定用位置決めストッパを固着し、前記円錐
   面と整合する傾斜凹面と前記ストッパと契合可能な歯形
   を有し回転体ディスクに取付可能な金属材料製の分割形
   翼根部支持片を設けたことを特徴とする可変動翼。