JPH08121390A - 高速流体用の圧縮機翼形 - Google Patents

高速流体用の圧縮機翼形

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JPH08121390A
JPH08121390A JP25859594A JP25859594A JPH08121390A JP H08121390 A JPH08121390 A JP H08121390A JP 25859594 A JP25859594 A JP 25859594A JP 25859594 A JP25859594 A JP 25859594A JP H08121390 A JPH08121390 A JP H08121390A
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JP
Japan
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shock wave
blade
generated
oblique
vertical shock
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JP25859594A
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English (en)
Inventor
Kenji Kobayashi
健児 小林
Henku Roi
ヘンク ロイ
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流入速度が音速を越える場合でも、翼列間に
発生する垂直衝撃波の強さを大幅に低減することがで
き、これにより垂直衝撃波による圧力損失を十分低減す
ることができる高速流体用の圧縮機翼形を提供する。 【構成】 超音速流2に接する翼11の背面に、超音速
流を偏向させて斜め衝撃波13a,13bを発生させる
複数の凹面11a,11bが間隔を隔てて設けられ、こ
れにより複数の斜め衝撃波13a,13b,3を翼列間
に発生させて下流に発生する垂直衝撃波4を弱める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸流圧縮機の翼形に係
わり、更に詳しくは、流入速度が音速を越える高速流体
用の圧縮機翼形に関する。
【0002】
【従来の技術】航空機の高速化に伴い、図5に模式的に
示すジェットエンジンの圧縮機動翼1への気流2の流入
速度が高まり、音速を越える領域が発生する。特に、翼
先端部では翼の周速が大きいため、この領域が発生しや
すい。かかる圧縮機の翼先端部では、図5のA−A断面
を示す図6に示すように、翼列の間に斜め衝撃波3と垂
直衝撃波4が発生し、超音速の気流2(例えばM=1.
5)は斜め衝撃波3と垂直衝撃波4により亜音速流5
(例えばM=0.7)まで減速される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる衝撃波
が発生すると、斜め衝撃波3による圧力変化は比較的小
さいため(例えばM=1.5→1.4)、垂直衝撃波4
による圧力変化が大きく(例えばM=1.4→0.
7)、この強い垂直衝撃波4により大きな圧力損失が生
ずる問題点があった。すなわち、図7に示す垂直衝撃波
前後の関係から明らかなように、垂直衝撃波前のマッハ
数M1 が大きく、衝撃波前後における全圧比P2 /P1
が小さくなり、全圧損失P1 −P2 が大きい問題点があ
った。
【0004】かかる問題点を解決するため、従来、流入
マッハ数が高い場合には、多重円弧翼(MCA)によ
り単一の斜め衝撃波を発生して減速させる、プレコン
プレッション翼により連続的に圧縮波を発生して減速さ
せる、等の手段により垂直衝撃波を弱めていた。しか
し、かかる従来の手段は、単一の斜め衝撃波や圧縮波に
よる減速のため減速効果が小さく、気流2の流入速度が
高い場合には、依然として強い垂直衝撃波4が発生して
しまい、圧力損失が十分低減できない問題点があった。
このため、垂直衝撃波による圧力損失が、超音速航空機
用の圧縮機の性能を向上するための障壁となっていた。
【0005】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、流入
速度が音速を越える場合でも、翼列間に発生する垂直衝
撃波の強さを大きく低減することができ、これにより垂
直衝撃波による圧力損失を十分低減することができる高
速流体用の圧縮機翼形を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、超音速
流に接する翼の背面に、超音速流を偏向させて斜め衝撃
波を発生させる複数の凹面が間隔を隔てて設けられ、こ
れにより複数の斜め衝撃波を翼列間に発生させて下流に
発生する垂直衝撃波を弱める、ことを特徴とする高速流
体用の圧縮機翼形が提供される。
【0007】また、本発明によれば、超音速流に接する
翼の腹面に、超音速流を偏向させて斜め衝撃波とこれに
続く複数の膨張波を発生させる凸面が設けられ、これに
より斜め衝撃波と複数の膨張波を翼列間に発生させて下
流に発生する垂直衝撃波を弱める、ことを特徴とする高
速流体用の圧縮機翼形が提供される。
【0008】
【作用】本発明の翼形では、多くの斜め衝撃波により徐
々に減速させ、最後の垂直衝撃波の前のマッハ数をより
低くできる。このとき、前述の図7より垂直衝撃波の前
のマッハ数が下がり、全圧損失P1 −P2 を小さくする
ことができる。すなわち、超音速流が凹面に沿って曲げ
られるとき、偏向角が大きいと斜め衝撃波が発生する。
この斜め衝撃波は、垂直衝撃波に比べると変化が穏やか
であり、圧力損失が小さい。従って、上記本発明の構成
により、複数の凹面により複数の斜め衝撃波を翼列間に
発生させることにより、穏やかな変化で流入速度を下
げ、下流に発生する垂直衝撃波を弱めることができ、垂
直衝撃波による全圧損失を小さくすることができる。
【0009】また、上記本発明の別の構成により翼の腹
面に凸面を設けることにより、凸面による最初の偏角部
で斜め衝撃波を発生させ、同時に凸面の表面から複数の
膨張波を発生させることができる。斜め衝撃波は前述の
ように下流に発生する垂直衝撃波を弱め、更に膨張波に
よっても垂直衝撃波を弱めることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用する。図1は、本発明による高速
流体用の圧縮機翼形の翼列を示す図6と同様の図であ
り、図2は図1の部分拡大図である。図1及び図2にお
いて、動翼11は図に破線の矢印で示す方向に回転し、
この動翼11の間に超音速流2が流入し、圧縮されて亜
音速流5となって流出する。本発明による翼形の動翼1
1には、超音速流2に接する翼の背面に、超音速流2を
偏向させて斜め衝撃波13a,13bを発生させる複数
の凹面11a,11bが間隔を隔てて設けられている。
すなわち、図2に示すように、凹面11a,11bで
は、翼の背面が超音速流2に直交する方向に延びる凹み
を形成するように折れ曲がっており、この折曲り角(す
なわち偏向角)が超音速流2を偏向させ斜め衝撃波13
a,13bを発生させるように設定されている。図6の
場合と同様に、斜め衝撃波13bと垂直衝撃波4の間に
は、別個に翼前縁から斜め衝撃波3が発生する。斜め衝
撃波13a,13b,3の前後では、速度の法線成分の
間に成り立つ関係が垂直衝撃波と同一であり、速度の平
行成分が不変であるが、垂直衝撃波と比較すると斜め衝
撃波の前後の速度変化は小さく、変化は穏やかであり、
圧力損失は小さい。例えば、超音速流2のマッハ数Mが
1.5の場合、斜め衝撃波13aにより例えばM=1.
5→1.4、斜め衝撃波13bによりM=1.4→1.
3、斜め衝撃波3によりM=1.3→1.2となり、垂
直衝撃波4により亜音速流5(例えばM=1.2→0.
7)まで減速される。
【0011】従って、垂直衝撃波4の入口マッハ数を従
来(M=1.4)と比べ低くでき、下流に発生する垂直
衝撃波4を大幅に弱めることができ、図7より垂直衝撃
波の前のマッハ数が下がり、全圧損失P1 −P2 を小さ
くすることができる。
【0012】図3は、本発明の効果を模式的に示す図で
ある。従来の翼形では、航空機の高速化に伴い翼先端部
に超音速領域が発生し、この領域における損失が大きく
なる(図に破線で示す)が、本発明の翼形をこの領域に
適用することにより、損失を図に実線で示すように低減
することができる。なお、超音速領域が拡大するにつ
れ、本発明の適用範囲を拡大し、例えば翼全体が超音速
領域となる場合には翼全体に本発明を適用することがで
きることは勿論である。
【0013】図4は、本発明による翼形の第2実施例で
ある。この図において、本発明の翼形の動翼15には、
超音速流2に接する翼の腹面に、超音速流2を偏向させ
て斜め衝撃波16とこれに続く複数の膨張波17を発生
させる凸面15aが設けられている。
【0014】凸面15aは、図に示すように鋭部のない
円弧面であり、この円弧面の上流側の縁と翼の腹との間
に偏角部15bが形成され、この偏角部15bにより、
超音速流2を偏向させ斜め衝撃波16を発生させるよう
に設定されている。更に、凸面15aの表面から放射状
に複数の膨張波17が発生する。この膨張波は、プラン
トル・マイヤーの膨張波と呼ばれるものである。また図
6の場合と同様に、斜め衝撃波16の上流側には、別個
に翼前縁から斜め衝撃波3が発生する。かかる構成によ
り、斜め衝撃波3,16により前述のように下流に発生
する垂直衝撃波を弱めることができ、更に複数の膨張波
17によっても流速を下げ、垂直衝撃波を更に弱めるこ
とができ、図3と同様の効果を得ることができる。
【0015】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。例えば、上述した実施例は動翼に本発
明を適用した場合であるが、本発明は動翼に限定され
ず、静翼に適用することもできる。
【0016】
【発明の効果】上述したように、本発明の高速流体用の
圧縮機翼形により、多くの斜め衝撃波により徐々に減速
させ、最後の垂直衝撃波の前のマッハ数をより低くで
き、これにより、垂直衝撃波の前のマッハ数が下がり、
全圧損失P1 −P2 を小さくすることができる。
【0017】従って、本発明の高速流体用の圧縮機翼形
は、流入速度が音速を越える場合でも、翼列間に発生す
る垂直衝撃波の強さを大幅に低減することができ、これ
により垂直衝撃波による圧力損失を低減することができ
る、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高速流体用の圧縮機翼形の翼列を
示す図である。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】本発明の効果を模式的に示す図である。
【図4】本発明による翼形の第2実施例である。
【図5】ジェットエンジンの圧縮機動翼の模式図であ
る。
【図6】従来の翼列間に発生する衝撃波を示す図5のA
−A断面図である。
【図7】垂直衝撃波前後の関係図である。
【符号の説明】
1 圧縮機動翼 2 流入気流(超音速流) 3 斜め衝撃波 4 垂直衝撃波 5 亜音速流 11 動翼 11a,11b 凹面 13a,13b 斜め衝撃波 15 動翼 15a 凸面 15b 偏角部 16 斜め衝撃波 17 膨張波

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音速流に接する翼の背面に、超音速流
    を偏向させて斜め衝撃波を発生させる複数の凹面が間隔
    を隔てて設けられ、これにより複数の斜め衝撃波を翼列
    間に発生させて下流に発生する垂直衝撃波を弱める、こ
    とを特徴とする高速流体用の圧縮機翼形。
  2. 【請求項2】 超音速流に接する翼の腹面に、超音速流
    を偏向させて斜め衝撃波とこれに続く複数の膨張波を発
    生させる凸面が設けられ、これにより斜め衝撃波と複数
    の膨張波を翼列間に発生させて下流に発生する垂直衝撃
    波を弱める、ことを特徴とする高速流体用の圧縮機翼
    形。
JP25859594A 1994-10-25 1994-10-25 高速流体用の圧縮機翼形 Pending JPH08121390A (ja)

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