JPH0861148A - ブレード収納システム - Google Patents
ブレード収納システムInfo
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- JPH0861148A JPH0861148A JP7113467A JP11346795A JPH0861148A JP H0861148 A JPH0861148 A JP H0861148A JP 7113467 A JP7113467 A JP 7113467A JP 11346795 A JP11346795 A JP 11346795A JP H0861148 A JPH0861148 A JP H0861148A
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- JP
- Japan
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- storage system
- blade
- tape
- annular casing
- blade storage
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
- F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
- F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
- F05D2220/327—Application in turbines in gas turbines to drive shrouded, high solidity propeller
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の進行を
制限することのできるブレード収納システムを提供す
る。 【構成】 本発明に係るブレード収納システムは、ブレ
ード３０の半径方向外側にブレード３０を包囲する関係
で配置されている環状ケーシング４６を含んでいる。環
状ケーシング４６は、その半径方向外側表面又は半径方
向内側表面に結合されている複数の複合テープ７２、７
４を含んでいる。複合テープ７２、７４によって、環状
ケーシング４６に生じた亀裂及び孔の進行が制限され
る。
制限することのできるブレード収納システムを提供す
る。 【構成】 本発明に係るブレード収納システムは、ブレ
ード３０の半径方向外側にブレード３０を包囲する関係
で配置されている環状ケーシング４６を含んでいる。環
状ケーシング４６は、その半径方向外側表面又は半径方
向内側表面に結合されている複数の複合テープ７２、７
４を含んでいる。複合テープ７２、７４によって、環状
ケーシング４６に生じた亀裂及び孔の進行が制限され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
用のブレード収納システムに関し、特に、環状ケーシン
グを含んでいるブレード収納システムであって、環状ケ
ーシングが、その環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の
進行を制限するために、その環状ケーシングに接着され
た複数の複合テープを有しているブレード収納システム
に関する。
用のブレード収納システムに関し、特に、環状ケーシン
グを含んでいるブレード収納システムであって、環状ケ
ーシングが、その環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の
進行を制限するために、その環状ケーシングに接着され
た複数の複合テープを有しているブレード収納システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なガスタービンエンジンの範疇に
含まれていると共に航空機の推進に用いられ得る通常の
高バイパス比ターボファンエンジンは典型的には、エン
ジンの長さ方向中心軸線の周りに直列軸流関係で、ファ
ンと、ブースタと、高圧圧縮機と、燃焼器と、高圧ター
ビンと、低圧タービンとを含んでいる。高圧タービン
は、第１のロータシャフトを介して高圧圧縮機に駆動連
結されており、低圧タービンは、第２のロータシャフト
を介してファン及びブースタの両方に駆動連結されてい
る。ファンは、環状ディスクと、このディスクに装着さ
れている半径方向に延在した複数のブレードとを含んで
おり、ディスクと、ブレードとは、エンジンの長さ方向
中心軸線の周りに回転することができる。エンジンは更
に、ブレードを半径方向に離間した関係で包囲している
環状ファンケーシングを含んでいる。
含まれていると共に航空機の推進に用いられ得る通常の
高バイパス比ターボファンエンジンは典型的には、エン
ジンの長さ方向中心軸線の周りに直列軸流関係で、ファ
ンと、ブースタと、高圧圧縮機と、燃焼器と、高圧ター
ビンと、低圧タービンとを含んでいる。高圧タービン
は、第１のロータシャフトを介して高圧圧縮機に駆動連
結されており、低圧タービンは、第２のロータシャフト
を介してファン及びブースタの両方に駆動連結されてい
る。ファンは、環状ディスクと、このディスクに装着さ
れている半径方向に延在した複数のブレードとを含んで
おり、ディスクと、ブレードとは、エンジンの長さ方向
中心軸線の周りに回転することができる。エンジンは更
に、ブレードを半径方向に離間した関係で包囲している
環状ファンケーシングを含んでいる。
【０００３】ガスタービンエンジンは典型的には、比較
的高い回転速度で作動し、高バイパス比ターボファンの
場合には、ファンブレードは、半径方向に延在している
長さが比較的長いことが典型的である。その結果、ファ
ンブレードは、ブレードを軽量の合金又は複合材料を用
いて製作した場合でも、比較的大きな運動エネルギを有
している。エンジンの運転中には、ブレードが異物又は
内部部品と接触すること等、ブレードをファンディスク
から離脱させる原因となる種々の既知の事故が起こり得
るので、ファンブレードの収納は当業界での懸案であっ
た。
的高い回転速度で作動し、高バイパス比ターボファンの
場合には、ファンブレードは、半径方向に延在している
長さが比較的長いことが典型的である。その結果、ファ
ンブレードは、ブレードを軽量の合金又は複合材料を用
いて製作した場合でも、比較的大きな運動エネルギを有
している。エンジンの運転中には、ブレードが異物又は
内部部品と接触すること等、ブレードをファンディスク
から離脱させる原因となる種々の既知の事故が起こり得
るので、ファンブレードの収納は当業界での懸案であっ
た。
【０００４】ファンブレード又はその破片が環状ファン
ケーシングを突き抜けるのを防止するために、種々の収
納システムが用いられている。このような収納システム
では、衝突するファンブレードの運動エネルギを吸収す
るために半径方向に延在している適正なシェル厚さを有
する高強度材料から製造された環状ファンケーシングが
用いられているが、最近の収納システムでは、内側環状
ケーシング及び外側環状ケーシングによって画定された
種々のネスティング区域が採用されている。ネスティン
グ区域には、ハニカム構造を入れることもできる。更
に、ファンケーシングの外面を衝撃（ballistic）材料
で包んでもよい。このようなブレード収納構造の一例
が、トミッヒ（Tomich）の米国特許番号第４５３４６９
８号に記載されている。
ケーシングを突き抜けるのを防止するために、種々の収
納システムが用いられている。このような収納システム
では、衝突するファンブレードの運動エネルギを吸収す
るために半径方向に延在している適正なシェル厚さを有
する高強度材料から製造された環状ファンケーシングが
用いられているが、最近の収納システムでは、内側環状
ケーシング及び外側環状ケーシングによって画定された
種々のネスティング区域が採用されている。ネスティン
グ区域には、ハニカム構造を入れることもできる。更
に、ファンケーシングの外面を衝撃（ballistic）材料
で包んでもよい。このようなブレード収納構造の一例
が、トミッヒ（Tomich）の米国特許番号第４５３４６９
８号に記載されている。
【０００５】このような従来のファン収納ケーシングの
内側ケーシングにひとたび孔又は亀裂が生じると、この
ような亀裂が内側ケーシング全体に広がることを見出し
た。内側ケーシングはファン収納ケースの主要な荷重保
持構造であるので、ファンブレード破損事故の際に生じ
るこのような亀裂又は孔の寸法を最小限に抑える必要が
ある。このようにすることにより、エンジン構造に加え
られる破壊的なモーメントを最小限にする。ファンケー
スが、ファンブレード破損事故後のエンジンのスプール
ダウン中にファンの「ジャーナル軸受」として作用する
からである。こうして、ケースに対するファンの擦り作
用によりファンロータの旋回を低減し、従って、エンジ
ン構造に加わる破壊的なモーメントを低減する。更に、
内側ケーシングに生じる大きな孔又は亀裂は、ケーシン
グの卵形への変形に対する（ovalization ）スチッフネ
スを減少させ、そして孔が余りに大きくなると、ファン
が孔に旋回侵入するのを許容する。その上、拘束されて
いない亀裂は、ファンカウル及び収納ケースがエンジン
から外れるようになる点まで進行するおそれがあり、こ
のことは問題である。
内側ケーシングにひとたび孔又は亀裂が生じると、この
ような亀裂が内側ケーシング全体に広がることを見出し
た。内側ケーシングはファン収納ケースの主要な荷重保
持構造であるので、ファンブレード破損事故の際に生じ
るこのような亀裂又は孔の寸法を最小限に抑える必要が
ある。このようにすることにより、エンジン構造に加え
られる破壊的なモーメントを最小限にする。ファンケー
スが、ファンブレード破損事故後のエンジンのスプール
ダウン中にファンの「ジャーナル軸受」として作用する
からである。こうして、ケースに対するファンの擦り作
用によりファンロータの旋回を低減し、従って、エンジ
ン構造に加わる破壊的なモーメントを低減する。更に、
内側ケーシングに生じる大きな孔又は亀裂は、ケーシン
グの卵形への変形に対する（ovalization ）スチッフネ
スを減少させ、そして孔が余りに大きくなると、ファン
が孔に旋回侵入するのを許容する。その上、拘束されて
いない亀裂は、ファンカウル及び収納ケースがエンジン
から外れるようになる点まで進行するおそれがあり、こ
のことは問題である。
【０００６】
【発明の概要】本発明によるブレード収納システムは、
ブレードの半径方向外側にブレードを包囲する関係で配
置されている環状ケーシングを含んでいる。環状ケーシ
ングは、その半径方向外側表面又は半径方向内側表面に
結合されている複数の複合テープを含んでいる。これら
の複合テープは、環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の
進行を制限する。
ブレードの半径方向外側にブレードを包囲する関係で配
置されている環状ケーシングを含んでいる。環状ケーシ
ングは、その半径方向外側表面又は半径方向内側表面に
結合されている複数の複合テープを含んでいる。これら
の複合テープは、環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の
進行を制限する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の構成を
具体的に説明する。図面中、同一の参照番号は同一要素
を示す。図１は高バイパス比ターボファンエンジン１０
を例示した長さ方向断面図である。エンジン１０は、長
さ方向中心軸線１２の周りに直列軸流関係にて、ファン
ロータ１４と、ブースタ１６と、高圧圧縮機１８と、燃
焼器２０と、高圧タービン２２と、低圧タービン２４と
を含んでいる普通の構造を有している。高圧タービン２
２は、第１のロータシャフト２６によって高圧圧縮機１
８に駆動連結されており、低圧タービン２４は、第２の
ロータシャフト２８によってブースタ１６及びファンロ
ータ１４の両方に駆動連結されている。ファンロータ１
４は、環状ディスク３２に装着された半径方向に延在し
ている複数のブレード３０を含んでいる。ディスク３２
と、ブレード３０とは、エンジン１０の長さ方向中心軸
線１２の周りに回転可能である。
具体的に説明する。図面中、同一の参照番号は同一要素
を示す。図１は高バイパス比ターボファンエンジン１０
を例示した長さ方向断面図である。エンジン１０は、長
さ方向中心軸線１２の周りに直列軸流関係にて、ファン
ロータ１４と、ブースタ１６と、高圧圧縮機１８と、燃
焼器２０と、高圧タービン２２と、低圧タービン２４と
を含んでいる普通の構造を有している。高圧タービン２
２は、第１のロータシャフト２６によって高圧圧縮機１
８に駆動連結されており、低圧タービン２４は、第２の
ロータシャフト２８によってブースタ１６及びファンロ
ータ１４の両方に駆動連結されている。ファンロータ１
４は、環状ディスク３２に装着された半径方向に延在し
ている複数のブレード３０を含んでいる。ディスク３２
と、ブレード３０とは、エンジン１０の長さ方向中心軸
線１２の周りに回転可能である。
【０００８】エンジン１０の運転中、外気３４がエンジ
ン入口に進入し、その第１の部分、即ち、１次ガス流３
６は、ファンロータ１４、ブースタ１６及び高圧圧縮機
１８を通過し、これらの要素によって順次圧縮される。
１次ガス流３６は次いで、燃焼器２０に入り、ここで加
圧空気を燃料と混合して、高エネルギ・ガス流を生成す
る。高エネルギ・ガス流は、先ず高圧タービン２２に入
り、そこで膨張し、エネルギを抽出されて高圧圧縮機１
８を駆動し、次いで低圧タービン２４に入り、そこで更
に膨張し、エネルギを抽出されてファンロータ１４及び
ブースタ１６を駆動する。外気３４の第２の部分、即
ち、２次又はバイパス空気流３８は、ファンロータ１４
及びファン出口案内ベーン４０を通過した後に、環状ダ
クト４２を経てエンジンの外に出る。２次空気流３８は
エンジン推力（スラスト）の大部分を成している。
ン入口に進入し、その第１の部分、即ち、１次ガス流３
６は、ファンロータ１４、ブースタ１６及び高圧圧縮機
１８を通過し、これらの要素によって順次圧縮される。
１次ガス流３６は次いで、燃焼器２０に入り、ここで加
圧空気を燃料と混合して、高エネルギ・ガス流を生成す
る。高エネルギ・ガス流は、先ず高圧タービン２２に入
り、そこで膨張し、エネルギを抽出されて高圧圧縮機１
８を駆動し、次いで低圧タービン２４に入り、そこで更
に膨張し、エネルギを抽出されてファンロータ１４及び
ブースタ１６を駆動する。外気３４の第２の部分、即
ち、２次又はバイパス空気流３８は、ファンロータ１４
及びファン出口案内ベーン４０を通過した後に、環状ダ
クト４２を経てエンジンの外に出る。２次空気流３８は
エンジン推力（スラスト）の大部分を成している。
【０００９】図２は、図１のエンジンの一部を拡大した
長さ方向断面図であって、本発明のブレード収納システ
ムを参照番号４４で総称して示す図である。ブレード収
納システム４４は、ブレード３０（図２には、１つのみ
を図示。）の半径方向外側に、且つブレードを包囲する
関係で配置されている内側環状ケーシング４６を含んで
いる。外側シェル４８が、環状ケーシング４６の半径方
向外側に離間していると共に、環状ケーシング４６に上
流及び下流軸線方向リブ５０及び５２（図３（Ａ）を参
照。）で取り付けられており、上流軸線方向リブ５０と
下流軸線方向リブ５２との間に室５５を画定している。
尚、リブ５０及び５２の形状は、外側シェル４８の内側
環状ケーシング４６への固着を増強する形状となってい
る。リブ５０及び５２の内側環状ケーシング４６に対す
るそれぞれの角度α及びβは、外側シェル４８の軸線方
向端５１及び５３と適合しており、両者の間の表面連結
を最大にするような角度であることが好ましい。室５５
は、ネスティング区域としても知られており、ハニカム
構造５６（図２を参照。）を含んでいることが好まし
く、ハニカム構造５６は、破損したブレード又はブレー
ド破片をそこに保持するために用いられている。ケブラ
（KEVLAR（商標））等の衝撃（ballistic）材料４９
が、外側シェル４８及びハニカム構造５６の半径方向外
側に配置されている。
長さ方向断面図であって、本発明のブレード収納システ
ムを参照番号４４で総称して示す図である。ブレード収
納システム４４は、ブレード３０（図２には、１つのみ
を図示。）の半径方向外側に、且つブレードを包囲する
関係で配置されている内側環状ケーシング４６を含んで
いる。外側シェル４８が、環状ケーシング４６の半径方
向外側に離間していると共に、環状ケーシング４６に上
流及び下流軸線方向リブ５０及び５２（図３（Ａ）を参
照。）で取り付けられており、上流軸線方向リブ５０と
下流軸線方向リブ５２との間に室５５を画定している。
尚、リブ５０及び５２の形状は、外側シェル４８の内側
環状ケーシング４６への固着を増強する形状となってい
る。リブ５０及び５２の内側環状ケーシング４６に対す
るそれぞれの角度α及びβは、外側シェル４８の軸線方
向端５１及び５３と適合しており、両者の間の表面連結
を最大にするような角度であることが好ましい。室５５
は、ネスティング区域としても知られており、ハニカム
構造５６（図２を参照。）を含んでいることが好まし
く、ハニカム構造５６は、破損したブレード又はブレー
ド破片をそこに保持するために用いられている。ケブラ
（KEVLAR（商標））等の衝撃（ballistic）材料４９
が、外側シェル４８及びハニカム構造５６の半径方向外
側に配置されている。
【００１０】更に、音響パネル５８が環状ケーシング４
６の内面６０に固着されていると共に、ブレード３０と
出口案内ベーン４０との間に軸線方向に配置されてお
り、この位置で音響パネル５８は、環状ダクト４２を通
るバイパス空気流３８の流れに対する外側境界の一部を
形成している。ダクト４２の内側境界は、コア・カウリ
ング４３によって形成されている。ファン出口案内ベー
ン４０は、通常の態様で空気流３８から渦を取り除く目
的で、環状ダクト４２を横断しており、外端で内側環状
ケーシング４６に連結されていると共に内端でコア・カ
ウリング４３に連結されている。複数の構造支持用支柱
（ストラット）５４（図１を参照。）が環状ダクト４２
を半径方向に横断して、外端でケーシング４６に取り付
けられていると共に内端でコア・カウリング４３に取り
付けられており、これにより、カウリング４３と内側環
状ケーシング４６との構造的リンクを達成している。
６の内面６０に固着されていると共に、ブレード３０と
出口案内ベーン４０との間に軸線方向に配置されてお
り、この位置で音響パネル５８は、環状ダクト４２を通
るバイパス空気流３８の流れに対する外側境界の一部を
形成している。ダクト４２の内側境界は、コア・カウリ
ング４３によって形成されている。ファン出口案内ベー
ン４０は、通常の態様で空気流３８から渦を取り除く目
的で、環状ダクト４２を横断しており、外端で内側環状
ケーシング４６に連結されていると共に内端でコア・カ
ウリング４３に連結されている。複数の構造支持用支柱
（ストラット）５４（図１を参照。）が環状ダクト４２
を半径方向に横断して、外端でケーシング４６に取り付
けられていると共に内端でコア・カウリング４３に取り
付けられており、これにより、カウリング４３と内側環
状ケーシング４６との構造的リンクを達成している。
【００１１】環状ケーシング４６は区分（セクション）
６２を含んでおり、区分６２は、ファンブレード３０と
軸線方向に合致又は整列している。区分６２は、スケー
ティング表面として知られており、その半径方向内面に
音響パネルを設けていないことが好ましく、その代わり
に、ブレード３０と環状ケーシング４６との可能な最良
の嵌め合いを実現するために、摩耗性材料６６をその内
面上に配置している。
６２を含んでおり、区分６２は、ファンブレード３０と
軸線方向に合致又は整列している。区分６２は、スケー
ティング表面として知られており、その半径方向内面に
音響パネルを設けていないことが好ましく、その代わり
に、ブレード３０と環状ケーシング４６との可能な最良
の嵌め合いを実現するために、摩耗性材料６６をその内
面上に配置している。
【００１２】環状ケーシング４６に生じる亀裂（クラッ
ク）及び孔の進行を制限するために、環状ケーシング４
６は、その外面６４に接着された複数の複合テープの形
態で複数の亀裂捕捉手段を含んでいる。このような複合
テープは、亀裂及び孔の軸線方向への進行を阻止するた
めに、長さ方向軸線１２に対して円周方向に配向されて
いるテープ７２を含んでおり、テープ７４が亀裂及び孔
の円周方向への進行を阻止するために、長さ方向軸線１
２に対して軸線方向に配向されて設けられている。テー
プ７２及び７４は、環状ケーシング４６の外面６４に、
又は図３（Ｂ）に示すように内面に、接着フィルムによ
って結合されている。
ク）及び孔の進行を制限するために、環状ケーシング４
６は、その外面６４に接着された複数の複合テープの形
態で複数の亀裂捕捉手段を含んでいる。このような複合
テープは、亀裂及び孔の軸線方向への進行を阻止するた
めに、長さ方向軸線１２に対して円周方向に配向されて
いるテープ７２を含んでおり、テープ７４が亀裂及び孔
の円周方向への進行を阻止するために、長さ方向軸線１
２に対して軸線方向に配向されて設けられている。テー
プ７２及び７４は、環状ケーシング４６の外面６４に、
又は図３（Ｂ）に示すように内面に、接着フィルムによ
って結合されている。
【００１３】接着フィルムとしては、ブレード又はブレ
ード破片が衝突する際に環状ケーシング４６とテープ７
２及び７４との間に緩衝（ショック・アブソーバ）層を
もたらすために、テープ７２及び７４の組成物よりも延
性が高い接着フィルム（例えば、３Ｍ社製のＡＦ１６
３）を用いることが好ましい。従って、テープ７２及び
７４は、内側環状ケーシング４６と一体でない（これに
より、テープ７２及び７４は比較的損傷を受け難くな
る）ので、内側環状ケーシング４６上の荷重の方向を変
換することができる。例えば、内側環状ケーシング４６
において亀裂がテープ７２及び７４を越えて（又はテー
プ７２及び７４の下方を）進展することができるとして
も、テープ７２及び７４は、言わば亀裂を縫い目で閉じ
ることにより、荷重を吸収し、方向転換させることがで
きる。テープ７２及び７４は、プラスチック母材に複数
の補強繊維７５を埋設した複合構造とすることが好まし
い（図５を参照。）。繊維７５は好ましくは、テープ７
２及び７４の長さ方向軸線ａ１及びａ２にそれぞれ沿っ
て一方向に配置されている。このようなテープを強化す
るために、エポキシ母材を繊維に含浸することが好まし
い。ガラス繊維テープは、例えば、３Ｍ社（Minnesota
Mining & Manufacturing Company 米国ミネソタ州ミネ
アポリス所在）から商品名Ｓ Ｇｌａｓｓ一方向ガラス
繊維テープにて市販されている。グラファイト繊維を含
有している複合テープを用いてもよい。
ード破片が衝突する際に環状ケーシング４６とテープ７
２及び７４との間に緩衝（ショック・アブソーバ）層を
もたらすために、テープ７２及び７４の組成物よりも延
性が高い接着フィルム（例えば、３Ｍ社製のＡＦ１６
３）を用いることが好ましい。従って、テープ７２及び
７４は、内側環状ケーシング４６と一体でない（これに
より、テープ７２及び７４は比較的損傷を受け難くな
る）ので、内側環状ケーシング４６上の荷重の方向を変
換することができる。例えば、内側環状ケーシング４６
において亀裂がテープ７２及び７４を越えて（又はテー
プ７２及び７４の下方を）進展することができるとして
も、テープ７２及び７４は、言わば亀裂を縫い目で閉じ
ることにより、荷重を吸収し、方向転換させることがで
きる。テープ７２及び７４は、プラスチック母材に複数
の補強繊維７５を埋設した複合構造とすることが好まし
い（図５を参照。）。繊維７５は好ましくは、テープ７
２及び７４の長さ方向軸線ａ１及びａ２にそれぞれ沿っ
て一方向に配置されている。このようなテープを強化す
るために、エポキシ母材を繊維に含浸することが好まし
い。ガラス繊維テープは、例えば、３Ｍ社（Minnesota
Mining & Manufacturing Company 米国ミネソタ州ミネ
アポリス所在）から商品名Ｓ Ｇｌａｓｓ一方向ガラス
繊維テープにて市販されている。グラファイト繊維を含
有している複合テープを用いてもよい。
【００１４】図７に詳しく示すように、環状ケーシング
４６の厚さをｔ１とし、テープ７２及び７４の幅をｗ、
厚さをＨとする。テープ７２及び７４の幅ｗは厚さＨよ
りも大きく、特に２０倍であることが好ましい（図７を
参照。）。高さＨは、個別の厚さｈが約１０ミルである
数プライ又は数層から成っている複合テープ７２及び７
４の合計厚さである。
４６の厚さをｔ１とし、テープ７２及び７４の幅をｗ、
厚さをＨとする。テープ７２及び７４の幅ｗは厚さＨよ
りも大きく、特に２０倍であることが好ましい（図７を
参照。）。高さＨは、個別の厚さｈが約１０ミルである
数プライ又は数層から成っている複合テープ７２及び７
４の合計厚さである。
【００１５】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５及び図７に
示すように、円周方向に延在しているテープ７２は、軸
線方向に延在しているテープ７４と交差して、接合部又
はノード７６を形成している。円周方向テープ７２及び
軸線方向テープ７４を配置したときのそれぞれの相互間
の距離（円周方向テープ７２間の距離ｄ１、及び軸線方
向テープ７４間の距離ｄ２）は、ばらついていてもかま
わないが、これらのテープは、約４インチの辺を有して
いる正方形を画定するように配置されていることが好ま
しい。しかしながら、いつでもブレード又はブレード破
片が適切に環状ケーシング４６を突き抜けるようにする
ために、図４（Ａ）に示すように円周方向テープ７４が
軸線方向区分６２内には設けられていないことが好まし
い。このことにより、ハニカム５６を内側環状ケーシン
グ４６に結合する問題も最小限に抑えられる。
示すように、円周方向に延在しているテープ７２は、軸
線方向に延在しているテープ７４と交差して、接合部又
はノード７６を形成している。円周方向テープ７２及び
軸線方向テープ７４を配置したときのそれぞれの相互間
の距離（円周方向テープ７２間の距離ｄ１、及び軸線方
向テープ７４間の距離ｄ２）は、ばらついていてもかま
わないが、これらのテープは、約４インチの辺を有して
いる正方形を画定するように配置されていることが好ま
しい。しかしながら、いつでもブレード又はブレード破
片が適切に環状ケーシング４６を突き抜けるようにする
ために、図４（Ａ）に示すように円周方向テープ７４が
軸線方向区分６２内には設けられていないことが好まし
い。このことにより、ハニカム５６を内側環状ケーシン
グ４６に結合する問題も最小限に抑えられる。
【００１６】尚、テープ７２及び７４の幅ｗ及び厚さ
Ｈ、並びにそれら相互の配置は、環状ケーシング４６に
生じる亀裂及び孔の進展を制限するためだけに説明して
いる。従って、テープ７２及び７４の幅ｗ及び厚さＨ、
並びに距離ｄ１及びｄ２は、ケースがブレード衝突事故
の後に適切な構造的機能を維持するのに許容できる孔の
寸法に基づくものでなければならない。
Ｈ、並びにそれら相互の配置は、環状ケーシング４６に
生じる亀裂及び孔の進展を制限するためだけに説明して
いる。従って、テープ７２及び７４の幅ｗ及び厚さＨ、
並びに距離ｄ１及びｄ２は、ケースがブレード衝突事故
の後に適切な構造的機能を維持するのに許容できる孔の
寸法に基づくものでなければならない。
【００１７】上述したように、複数のプライ７２ａ及び
７４ａを用いてテープ７２及び７４を構成していること
が好ましい。この設計において、円周方向プライ７２ａ
及び軸線方向プライ７４ａは交互に配置されており（図
５及び図７を参照。）、この場合、内側環状ケーシング
４６に隣接したプライがそのケーシングに前述したよう
な接着フィルムで結合されており、後続のプライが次の
プライにその両面で結合されている。従って、円周方向
テープ７２及び軸線方向テープ７４は数枚のプライを有
しているだけでなく、接合部７６も数枚のプライを有し
ている。このため、接合部７６の強度が大幅に増大し、
このことは、軸線方向区分６２には円周方向テープ７２
を延在させていないので、軸線方向区分６２に隣接した
接合部にとって特に重要である。更に、このことは、交
差しているテープの完全な破損をもたらすのではなく、
テープの個別プライが接合部７６から抜け出るのを許容
する。
７４ａを用いてテープ７２及び７４を構成していること
が好ましい。この設計において、円周方向プライ７２ａ
及び軸線方向プライ７４ａは交互に配置されており（図
５及び図７を参照。）、この場合、内側環状ケーシング
４６に隣接したプライがそのケーシングに前述したよう
な接着フィルムで結合されており、後続のプライが次の
プライにその両面で結合されている。従って、円周方向
テープ７２及び軸線方向テープ７４は数枚のプライを有
しているだけでなく、接合部７６も数枚のプライを有し
ている。このため、接合部７６の強度が大幅に増大し、
このことは、軸線方向区分６２には円周方向テープ７２
を延在させていないので、軸線方向区分６２に隣接した
接合部にとって特に重要である。更に、このことは、交
差しているテープの完全な破損をもたらすのではなく、
テープの個別プライが接合部７６から抜け出るのを許容
する。
【００１８】図６に示すように、ブレード又はブレード
破片によって、環状ケーシング４６に孔８２及び８４が
形成された場合、複合テープ７２及び７４は、亀裂８６
がテープに近付くとその亀裂の方向を変えることによ
り、亀裂８６が軸線方向及び円周方向に伸びるのを制限
することがわかる。これにより、亀裂の進展は限定され
た区域内に閉じ込められるのみでなく、亀裂１００が孔
８２と孔８４とをつないでもっと大きな孔となるのを防
止する。例えば、図６に示す状態では、軸線方向テープ
７４は内側環状ケーシング４６の外面６４から抜け出て
いるが、円周方向テープ７２と、隣接した軸線方向テー
プ７４’及び７４”とは、亀裂８６を拘束するように維
持されている。
破片によって、環状ケーシング４６に孔８２及び８４が
形成された場合、複合テープ７２及び７４は、亀裂８６
がテープに近付くとその亀裂の方向を変えることによ
り、亀裂８６が軸線方向及び円周方向に伸びるのを制限
することがわかる。これにより、亀裂の進展は限定され
た区域内に閉じ込められるのみでなく、亀裂１００が孔
８２と孔８４とをつないでもっと大きな孔となるのを防
止する。例えば、図６に示す状態では、軸線方向テープ
７４は内側環状ケーシング４６の外面６４から抜け出て
いるが、円周方向テープ７２と、隣接した軸線方向テー
プ７４’及び７４”とは、亀裂８６を拘束するように維
持されている。
【００１９】本発明の好適な実施例を説明したが、当業
者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、本発
明のブレード収納システムを種々に改変することが可能
である。
者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、本発
明のブレード収納システムを種々に改変することが可能
である。
【図１】本発明のブレード収納システムを組み込んだ例
示の高バイパス比ターボファンエンジンの長さ方向断面
図である。
示の高バイパス比ターボファンエンジンの長さ方向断面
図である。
【図２】本発明のブレード収納システムをファンブレー
ドとの関係で示す図１の一部を拡大した長さ方向断面図
である。
ドとの関係で示す図１の一部を拡大した長さ方向断面図
である。
【図３】図３（Ａ）は半径方向外面に接着された複合テ
ープを有している本発明のブレード収納システムを示す
拡大長さ方向断面図であり、図３（Ｂ）は半径方向内面
に接着された複合テープを有している本発明のブレード
収納システムの他の実施例を示す拡大長さ方向断面図で
ある。
ープを有している本発明のブレード収納システムを示す
拡大長さ方向断面図であり、図３（Ｂ）は半径方向内面
に接着された複合テープを有している本発明のブレード
収納システムの他の実施例を示す拡大長さ方向断面図で
ある。
【図４】図４（Ａ）は図３（Ａ）の４−４線方向に見た
ブレード収納システムの内側環状ファンケーシングの上
面図（便宜上、外側シェルとハニカム構造とを取り除い
てある。）であり、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）の４Ａ−４
Ａ線方向に見た平面図である。
ブレード収納システムの内側環状ファンケーシングの上
面図（便宜上、外側シェルとハニカム構造とを取り除い
てある。）であり、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）の４Ａ−４
Ａ線方向に見た平面図である。
【図５】本発明のブレード収納システムに用いられてい
る複数の複合テープ・プライの分解図である（内部の繊
維が見えるようにプライの一部を破断してある。）。
る複数の複合テープ・プライの分解図である（内部の繊
維が見えるようにプライの一部を破断してある。）。
【図６】図４（Ａ）に示す内側環状ファンケーシングの
外面の一部を示す斜視図であって、この外面に孔及び亀
裂が生じた状態を示す図である。
外面の一部を示す斜視図であって、この外面に孔及び亀
裂が生じた状態を示す図である。
【図７】複合テープを接着した内側環状ファンケーシン
グの一部の拡大断面図である。
グの一部の拡大断面図である。
１０ エンジン ３０ ブレード ３２ ディスク ３４ ブレード収納システム ４６ 内側環状ケーシング ４８ 外側シェル ５８ 音響パネル ７２、７４ テープ ７５ 繊維 ７６ 接合部 ８２、８４ 孔 ８６ 亀裂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・リー・ベリア アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、クエイル・ラン、7364番 (72)発明者 エリック・アール・ベイアー アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、オレゴン・パス、6635番 (72)発明者 クリストファー・チャールズ・グリン アメリカ合衆国、オハイオ州、ハミルト ン、ニュー・ロンドン・ロード、1230番
Claims (20)
- 【請求項１】 環状ディスクに装着された半径方向に延
在している複数のブレードを有しているガスタービンエ
ンジンにおいて、前記ブレードと、前記ディスクとは、
前記エンジンの長さ方向軸線の周りに回転可能であり、 前記ブレードの半径方向外側に前記ブレードを包囲する
関係で配置されている環状ケーシングを備えており、 該環状ケーシングは、その半径方向表面に結合されてい
る複数の複合テープを含んでおり、該複合テープは、前
記環状ケーシングに生じた亀裂及び孔の進行を制限して
いるブレード収納システム。 - 【請求項２】 前記複合テープは、前記亀裂の軸線方向
の進行を制限するように前記長さ方向軸線に関して円周
方向に配向されている請求項１に記載のブレード収納シ
ステム。 - 【請求項３】 前記複合テープは、前記亀裂の円周方向
の進行を制限するように前記長さ方向軸線に関して軸線
方向に配向されている請求項１に記載のブレード収納シ
ステム。 - 【請求項４】 前記複合テープのうちの少なくとも１つ
は、前記長さ方向軸線に関して軸線方向に配向されてお
り、前記複合テープのうちの少なくとも１つは、前記長
さ方向軸線に関して円周方向に配向されている請求項１
に記載のブレード収納システム。 - 【請求項５】 前記複合テープの各々は、前記環状ケー
シングの半径方向外面に結合されており、その厚さの約
２０倍である幅を有している請求項１に記載のブレード
収納システム。 - 【請求項６】 前記複合テープの各々は、前記環状ケー
シングの半径方向内面に結合されており、その厚さの約
２０倍である幅を有している請求項１に記載のブレード
収納システム。 - 【請求項７】 前記環状ケーシングの半径方向外側に離
間していると共に前記環状ケーシングに第１及び第２の
軸線方向リブで取り付けられており、該第１の軸線方向
リブと該第２の軸線方向リブとの間に室を画定している
外側シェルを更に含んでいる請求項１に記載のブレード
収納システム。 - 【請求項８】 前記環状ケーシングは、前記ブレードと
軸線方向に合致した区分を含んでおり、該区分は、前記
ブレードの翼弦寸法に近似した軸線方向長さを有してい
る請求項１に記載のブレード収納システム。 - 【請求項９】 前記環状ケーシングの半径方向内側に且
つ前記環状ケーシングの軸線方向区分の軸線方向外側に
位置している音響パネルを更に含んでいる請求項８に記
載のブレード収納システム。 - 【請求項１０】 前記円周方向のテープは、複数の層か
ら成るプライを含んでいる請求項２に記載のブレード収
納システム。 - 【請求項１１】 前記円周方向のテープは、複数の層か
ら成るプライを含んでいる請求項３に記載のブレード収
納システム。 - 【請求項１２】 前記円周方向のテープと前記軸線方向
のテープとの各交差部により接合部が形成されており、
隣接した接合部の間の距離は、約４インチである請求項
４に記載のブレード収納システム。 - 【請求項１３】 前記軸線方向区分内の前記環状ケーシ
ングの半径方向内面に取り付けられている摩耗性材料を
更に含んでいる請求項８に記載のブレード収納システ
ム。 - 【請求項１４】 前記円周方向のテープ及び前記軸線方
向のテープの各々は、複数の層から成るプライを含んで
おり、該円周方向のテープ及び該軸線方向のテープのプ
ライを交互に配置することにより前記円周方向のテープ
と前記軸線方向のテープとの各交差部に接合部が形成さ
れている請求項４に記載のブレード収納システム。 - 【請求項１５】 前記接合部は、前記内側環状ケーシン
グの厚さの約１／２である高さを有している請求項１４
に記載のブレード収納システム。 - 【請求項１６】 円周方向に配向された前記複合テープ
は、前記環状ケーシングの前記軸線方向区分内には存在
していない請求項７に記載のブレード収納システム。 - 【請求項１７】 前記複合テープは、前記環状ケーシン
グの厚さにほぼ等しい厚さを有している請求項１に記載
のブレード収納システム。 - 【請求項１８】 前記複合テープは、一方向の補強用繊
維を含んでいる請求項１に記載のブレード収納システ
ム。 - 【請求項１９】 前記補強繊維は、前記複合テープの各
々について長さ方向軸線に平行である請求項１８に記載
のブレード収納システム。 - 【請求項２０】 ガスタービンエンジンのファンに用い
るブレード収納システムであって、前記ファンは、前記
エンジンの長さ方向軸線の周りに回転可能なブレード
と、ディスクとを含んでおり、 前記ファンのブレードの半径方向外側に前記ブレードを
包囲する関係で配置されている環状ファンケーシングを
備えており、 該環状ケーシングは、その半径方向表面に結合されてい
る複数の複合テープを含んでおり、該複合テープは、前
記長さ方向軸線に関して軸線方向に配向されている複数
の複合テープと、円周方向に配向されている複数の複合
テープとを含んでおり、前記複合テープは、前記環状ケ
ーシングに生じた亀裂及び孔の進行を制限しているブレ
ード収納システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/247,741 US5431532A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Blade containment system |
| US247741 | 1994-05-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861148A true JPH0861148A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3666938B2 JP3666938B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=22936183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11346795A Expired - Fee Related JP3666938B2 (ja) | 1994-05-20 | 1995-05-12 | ブレード収納システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5431532A (ja) |
| JP (1) | JP3666938B2 (ja) |
| FR (1) | FR2720111B1 (ja) |
| GB (1) | GB2289720B (ja) |
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