JPS62165503A - 長手方向に延在する中空エ−ロフオイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエーロフオイルの製造に係る。

従来の技術 内部キャビティより複数個の小通路を経て外面へ冷却空
気を導くことにより、エーロフオイルの外面を冷却する
ことはよく知られている。通路より流出する空気は、高
温のメインガス流とエーロフォイルの表面との間に冷却
空気の保護膜を形成するよう、通路の下流側・＼できる
たけ長い距離に亙りエーロフオイルの表面上の境界層中
に留まることが好ましい。通路の軸線がエーロフオイル
の表面となす角度及び通路の開口に於てエーロフォイル
の表面」二を流れる高温のガス流の方向に対する通路の
軸線の関係は、膜冷却の有効性に影響を及はす重要な因
子である。膜冷却の９効性Ｅは、メインガス流の温度（
Ｔｇ　）と通路の出口より下流側方向へ距離Ｘの位置に
於ける冷却流体膜の温度（Ｔｌ’　）との間の温度差を
、メインガス流の温度と通路の出口に於ける冷却流体の
温度（Ｔｃ　）との間の温度差にて除算した値として定
義される。

即ちＥ−（Ｔｇ−Ｔｒ）／　（Ｔｇ　−Ｔｃ　）である
。

−膜冷却の有効性は通路の出口よりの距離Ｘの増大と共
に急激に低下する。できるだけ広い面積に亙りできるだ
け長い距離に亙って膜冷却の有効性を高い値に維持する
ことがエーロフォイルの膜冷却の主たる目標である。

当技術分野に於ては、冷却空気が圧縮機より抽出された
作動流体であり、それがガス流路より失われることによ
りエンジンの効率が急激に低下するので、エンジンのエ
ーロフォイルはできるだけ少量の冷却空気を用いて冷却
されなければならないことがよく知られている。エーロ
フオイルの設計者は成る特定の最小の流量の冷却流体Ｉ
Ｑ　１ｍを使用してエンジンの全てのエーロフオイルを
冷却しなければならないという問題に直面している。内
部キャビティより個々の冷却流体通路を経てガス流路内
へ流れる冷順流体の量は、冷却流体通路の最小断面領域
（計量領域）により制御される。計量領域は典型的には
通路が内部キャビティと交差する位置に設けられる。内
外の圧力が一定又は少なくとも設計者の制御の範囲を越
えているものと仮定すれば、エーロフオイルの内部より
通ずる全ての冷却流体通路及びオリフィスの計量領域の
全体がエーロフォイルよりの冷却流体の全流量を制御す
る。設計者は、エーロフォイルの全ての領域がエーロフ
オイルの材料の能力、最大応力、及び寿命の要件の点か
ら考慮しなければならない点により決定される臨界設計
温度限界以下に維持されるよう、通路の大きさ、通路間
の間隔、通路の形状及び方向を特定しなければならない
。

理想的にはエーロフォイルの表面の１００％を冷却空気
の膜にて覆うことが望ましいが、通路出口より流出する
空気は一般にガス流に垂直な通路出口の寸法よりも広く
はないか又は殆ど広くはない冷却膜の帯を形成する。冷
却流体通路の数、大きさ、及び間隔に対する制限により
、保護膜の間に隙間が生じ、また膜冷却の有効性が低い
領域が生じ、これにより局部的なホットスポットが発生
する。エーロフオイルのホットスポットはエンジンの運
転温度を制限する一つの因子である。

米国特許３，５２７，５４３号に於ては、成る与えられ
た通路よりの冷却流体が境界層内により一層良好に留ま
るよう、断面円形の末広テーバ状の通路が使用されてい
る。また通路は、長手方向に又は成る程度ガス流方向へ
向けて延在する平面内に於ては、冷却流体が通路より流
出して下流側方向へ移動する際に冷却流体を長手方向に
拡散させるよう配向されていることが好ましい。かかる
ｆ＋Ｍ造に拘らず、煙流による可視化試験及びエンジン
のハードウェアの検査により、楕円形の通路開口（米国
特許第３．５２７，５４３号）よりの冷却流体膜の長手
方向の幅は、冷却流体がエーロフオイルの表面に放出さ
れた後には、精々一つの通路出口の短軸の長さ程度にし
か長手方向に膨張しないことが解った。かかる事実及び
通路間の長手方向の間隔が直径の３〜６倍であることに
より、エーロフォイルの表面には長手方向に互いに隔置
された通路の間の領域及びその下流側の領域にその列の
通路よりの冷却流体を受けない部分が生じる。米国特許
第３，５２７，５４３号に記載された円錐形の傾斜され
た通路によっても、精々７０％以下のカバー率（隣接す
る通路開口の中心間距離のうち冷却流体により覆われる
部分のパーセンテージ）しか得られない。

冷却流体通路より流出する空気の速度は、通路出口に於
けるガス流の圧力に対する通路入口に於ける空気の圧力
の比に依存している。一般にこの圧力比が高くなればな
る程出口速度が高くなる。

出口速度が高すぎると、冷却空気がガス流中を貫流し、
有効な膜冷却を行うことなくガス流により持上られる。

逆に圧力比が小さすぎると、冷却流体通路内へガス流が
侵入し、エーロフオイルの冷却が局部的に完全に行われ
なくなる。エーロフォイルの冷却か完全に行われなくな
ると一般に有害な結果が生じ、そのため一般に安全のた
めの余裕が設けられる。この安全の余裕のための余分の
圧力により設計は高い圧力比にならざるを得ない。

高い圧力比の余裕は膜冷却構造の一つの好ましい特徴で
ある。前述の米国特許第３，５２７．５４３号に記載さ
れている如く通路をテーパ状とすることによって冷却空
気の流れを拡散させることはかかる余裕を与える点で角
益なものであるが、この米国特Ｆｌに記載されている如
く拡散角度を小さくすると（最大１２°の角度）、圧力
比に対する膜冷却構造の感受性を低減するために最も好
ましいと考えられている値に出口速度を低減するために
は、通路が長くなり、従ってエーロフォイルの壁の厚さ
か大きくなる。これと同一の制限が米国特許第４，１９
７．４４３号に記載された台形状の拡散通路に於ても存
在する。この米国特許に記載された二つの互いに垂直な
平面内に於ける最大の拡散角度は、テーバ状の壁より冷
却流体が剥離することがなく、また冷却流体かそれが通
路より高温のガス流中へ流出する際に通路を完全に充填
することを確保すべく、それぞれ７°及び１４゜に設定
されている。拡散角度にはかかる制限があるので、エー
ロフォイルの壁を厚くシ、またエーロフオイル内の通路
をスパン方向へ傾斜させることによってのみ幅の広い通
路出口を形成し、また通路間の長手方向の間隔を小さく
することができる。拡散角度が大きいことは好ましいこ
とではあるが、従来技術によってはこのことを達成する
ことはできない。

特願昭５５−１１４８０６号の第２図及び第３図（本願
に於てそれぞれ第１５図及び第１６図として再現されて
いる）には、長手方向に延在する列として設けられた直
線円筒状の通路であってエーロフオイルの外面に形成さ
れた長手方向に延在する溝に通ずる通路を有する中空の
エーロフオイルが記載されている。この出願に於ては、
隣接する通路よりの冷却流体の流れが互いに混ざり合い
、冷却流体が溝より流出してエーロフォイルの表面に到
達する時点までに溝の全長に亙り均一な厚さの冷却流体
の膜を形成することが記載されているが、本願発明者等
が行った試験によれば、円筒形通路よりの冷却流体は実
質的に一定の幅（実質的に通路の直径に等しい）の帯と
して下流側へ移動することが解った。冷却流体の互いに
隣接する帯が混ざり合うことにより生じる拡散は遥かに
下流側に於て生じるので、その点に於ける膜冷却の有効
性は多くのエーロフォイルの構造に必要とされる有効性
よりも遥かに低い。

米国特許第３，５１５，４９９号には、エツチングされ
たウェハの積層体よりなるエーロフォイルが記載されて
いる。完成したエーロフォイルは、その外面に冷却空気
の膜を形成するよう冷却空気を放出する共通の長手方向
゛に延在する溝まで内部キャビティより延在する曵数個
の長手方向に隔ｉＮされた通路を有する幾つかの領域を
含んでいる。

この米国特許の第１図に於て、各通路はその入口よりそ
れが満と交差する最小断面積の領域まで先細状をなして
いる。またこの米国特許の第９図の他の一つの実施例に
於ては、通路は小さい一定の大きさを有し、かなり幅の
広い溝に通じている。

これら何れの構造も上述の特願昭５５−１１４８０６号
について説明した欠点と同一の欠点を有しており、冷却
流体はそれがメインガス流中へ流入する前に溝を均一に
は充填せず、溝の下流側に於ける膜のカバー率は１００
％よりもかなり低い値である。

エーロフオイルの外面を膜冷却することに関する他の刊
行物としては、米国特許７，２，１４９゜５１０号、同
第２．２２０，４２０号、同第２゜４８９．６８３号、
１９５６年３月１６日に出版された「フライト・アンド
・エアクラフト・エンジニア（Ｆｌｉｇｈｔ　ａｎｄ　
ＡｉｒＣｒａｒｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ）　Ｊ　Ｎ　ｏ　
。

２４６０、Ｖｏｌ、６９　（２９２〜２９５頁）があり
、これらはリーディングエツジ又はエーロフオイルの圧
力側面及び吸入側面を冷却するために長手方向に延在す
る溝を使用することを開示している。

これらの刊行物に記載された溝は内部キャビティと直接
連通ずるようエーロフオイルの壁を完全に貫通して延在
している。これらの溝は構造的強度の観点からは好まし
くなく、またこれらの溝によれば流量が非常に大きくな
らざるを得ない。

米国特許第４，３０３，３７４号には、エーロフォイル
のトレーリングエツジの切下げられた露呈面を冷却する
ための構造が記載されている。この構造にはトレーリン
グエツジ内の複数個の長手方向に隔置された末広通路が
含まれている。隣接する通路はそれらの出口端部に於て
互いに近接しており、切下げられた面上に冷却空気の連
続的な膜を形成する。

１９７１年にアメリカ合衆国ニューヨーク州のアカデミ
ツク・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）より出
版された「アトパンシーズ・イン・ヒート・トランスフ
ァ　−（Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ＨｅａＬ　Ｔｒａｎ
ｓｌ”ｅｒ　）　Ｊ（ティ・エフーア；ヴイン・ジュニ
ア（Ｔ、Ｐ、Ｉｒｖｉｎｅ、Ｊｒ、）及びジエイ・ピー
・ハートネット（Ｊ、Ｐ。

ＩＩａｒｔｎｅｔＬ）編集）の第７巻の３２１〜３７９
頁には、膜冷却の技術の概略を示すリチャード・ジエイ
・ゴールドスタイン（１？１ｅｈａｒｄ　Ｊ、Ｇｏｌｄ
ｓｔｅｉｎ　）により著わされた「フィルム・クーリン
グ（Ｆｉｌ＋ｎＣｏｏｌｉｎｇ）　Ｊと題する記事か記
載されている。この記事には、冷却されるべき壁を完全
に貫通して延在する種々の形状の細長い溝、及び壁を貫
通して延在する円形断面の通路が記載されている。

発明の開示 本発明の目的は、冷却流体の膜を形成するための溝を内
部に有するエーロフオイルを製造することを可能にする
方法であって、エーロフオイルの内部コンパートメント
より溝まで延在する計量通路がエーロフォイルの内部に
近接することなく形成される方法を提供することである
。

本発明によれば、冷却流体用の内部コンパートメントと
、エーロフオイルの壁内に設けられ長手方向に延在する
溝であって、壁内の底面よりエーロフォイルの外面に位
置する出口まで延在する溝とを有する中空エーロフォイ
ルの製造に於て、壁を完全に貫通して延在し溝と交差す
る通路を機械加工し、エーロフォイルの外面と溝との間
にて前記通路の一部を塞ぎ、これにより溝より通路の塞
がれた部分を経て冷却流体が漏洩することを阻止するこ
とにより、コンパートメントより溝まで延在し計量され
た量の冷却流体を溝内へ導く計量通路か形成される。

本発明はエーロフォイル内のキャビティよりの冷却流体
か内部コンパートメントより延在し溝と交差する一つ又
はそれ以上の計量通路を経てエーロフオイルの壁に形成
されたスパン方向に延在する溝内へ供給される中空エー
ロフオイルの製造に使用される。通路よりの冷却流体は
溝を充填し、溝の出口より流出して溝の下流側に於てエ
ーロフォイルの外面上に薄い膜を形成する。ガスタービ
ンエンジンによっては、計量通路は非常に小さく形成さ
れなければならず、また正確な寸法にて形成されなけれ
ばならない。また計量通路は、溝がエーロフオイルの壁
に機械加工又は他の手段によって形成される場合に２計
量通路が適正な位置にて溝と交差するよう正確な位置に
形成されなければならない。エーロフォイルがその後互
いに接合される互いに独立した半休として形成されるの
ではなく、一つの部材として鋳造によって形成される場
合には、計量通路を機械加工すべくエーロフオイルの内
部に近接することができない。本発明によれば、エーロ
フォイルが鋳造される際に計量通路を鋳造によって形成
する必要性及びその困難性が排除される。

本発明によれば、計量通路の孔は通常のドリル穿孔、放
電加工、電気化学的加工、レーザ穿孔等の如き方法によ
りエーロフオイルの外部より機械加工される。計量通路
は所望の位置に於て、典型的には溝の底面の近傍に於て
溝と交差するようエーロフオイルの壁を完全に貫通して
穿孔される。

次いで穿孔された通路の外方部分か、例えば通路内にプ
ラグを接合又はろう付けする方法、エーロフオイルの外
面に於て通路の開口に対し表面溶接を行うこと、又はた
だ単にエーロフオイルの表面に通路を塞ぐ被覆を施すこ
との如き任意の好適な手段により栓塞される。エーロフ
ォイルの内部コンパートメント内に開口する通路の他端
は、内部コンパートメントより冷却流体を受け、それを
溝内へ導く。冷却流体は通路の栓塞された端部を経てエ
ーロフオイルより漏洩することはできず、従って冷却流
体は全て溝内に於て拡散し、溝の出口よりｉｔＥ出する
。

一つの溝当りの計量通路の数は溝の長さ、溝の出口の断
面積、及び計量通路の断面積次第である。

溝の大きさ及び方向、計量通路の大きさ及び計量通路の
間の間隔は、溝の出口より十分な距離に亙りエーロフオ
イルの外面に付着する連続的な膜として冷却流体が溝よ
り流出するよう選定される。

またできるたけ少量の冷却流体を使用してエーロフォイ
ルのできるだけ広い面積の表面を冷却し得るよう種々の
パラメータが選定されることが好ましい。

以下の添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 本発明の一つの例示的実施例として、ガスタービンエン
ジンのタービン組立体の一部が簡略化された斜視図とし
て第１図に示されている。組立体１０は複数個のブレー
ド１４が固定的に取付けられたディスク１２を含んでい
る。この実施例に於ては、各ブレード１４は中空のエー
ロフォイル１６を含んでおり、該エーロフオイルはそれ
と一体をなすルート１８よりスパン方向、即ち長手方向
に延在している。エーロフオイル１６のヘース部にはこ
れと一体をなすプラットフォーム２０が設けられている
。エーロフォイルはプラントフオームに対し実質的に垂
直に延在している。この実施例に於ては、ルート１８は
通常のもみの水彩をなしており、ディスク１２のリム部
に設けられた対応するもみの水彩の溝２２内に嵌入して
いる。サイドプレートや他の適当な手段がブレード１４
及びディスク１２の軸線方向に而する端面に当接し、こ
れによりブレードがディスク内に保持され、またプラッ
トフォームの下面２８とディスクのリム部３０との間に
形成されたコンパートメント２６を経て、また各ルート
１８の下方にて軸線方向に延在するチャンネル３２を経
てタービン段を横切って流れる冷却流体の流れが制御さ
れるようになっている。第１図に於ては、サイドプレー
ト３３がタービン組立体１０の下流側に配置されている
。

タービン組立体ＩＱと共働するサイドプレートや他のガ
スタービンエンジンの構成要素（図示せず）が、当技術
分野に於て周知の態様にてコンパートメント２６及びチ
ャンネル３２内の冷却流体の圧力及び’ｔＥ　Ｒを制御
するようになっている。

第２図にはディスク１２より取外された状態の一つのブ
レード１４が正面図として示されている。

第２図及び第３図に最もよく示されている如く、エーロ
フォイル１４は外面３６及び内面３８を有する壁３４を
含んでいる。内面３８は長手方向に延在する内部キャビ
ティを郭定しており、該キャビティは長手方向に延在す
るリブ４６及び４８により互いに隣接し長手方向に延在
するｍ数個のコンパートメント４０，４２．４４に分割
されている。ルート１８内に設けられた通路５０はコン
パートメント 設けられた通路５２はコンパートメント４２及び４４と
連通している。エンジンの運転中には、通路５０及び５
２にはチャンネル３　２　（　第１図参照）より加圧さ
れた冷却流体が供給される。この流体は例えば圧縮機の
ブリード空気であってよい。

本発明の一つの実施例によれば、エーロフォイル１６は
その壁３４の吸入側に長手方向に延在する溝５４を含ん
でいる。溝５４はエーロフオイルのスパン方向の実質的
に全長に亙り延在しているが、このことは必須ではない
。第４図及び第５図に於て、溝５４は底面５５と、互い
に近接して隔置され互いに対向し長手方向に延在する一
対の面５６及び５８とよりなっており、面５６及び５８
はエーロフオイルの外面３６と交差して溝の長手方向に
延在する出口５９を形成している。壁３４内に設けられ
た１隻数個の計量通路６ｏが１ｍ　５　Ｊの底面５５の
近傍に於て面５６と交差し、これにより計は通路の出口
６２を形成している。各通路６０の他端はエーロフオイ
ルの内面３８と交差して＝１量通路の入口６４を形成し
ている。通路６０は溝５４の長さに沿って長手方向に互
いに隔置されており、コン；＜　　ｈメント４２より溝
内へ計量された流量の冷却流体を供給する。図示の実施
例に於ては、通路６０は円形の断面を育しているが、断
面形状は本発明にとって重要ではない。

通路６０は、壁の衝突冷却を行い、また溝内にて冷却流
体を拡散させるべく、出口６２より溝の反対側の而５８
に対し鋭角にて冷却流体を導く方向に設けられているこ
とが好ましい。図示の好ましい実施例に於てば、通路６
０は９０°の角度にて而５８に対し冷却流体を導くよう
になっている。

この角度は６０″以下であることか好ましい。この角度
が９０°以下の範囲に於ては、溝の出口へ向けててはな
く、溝の底面５５へ向けて冷却流体を導くことが好まし
い。

本明細書に於て、下流側方向とはエーロフオイルの外面
上を流れる高温のガス、即ち作動媒体ガスの流れ方向で
ある。この方向が図に於て矢印３５により示されている
。溝５４は、それより流出する冷却流体の主たる速度成
分が下流側方向であるよう配向されている。このことに
より溝の面５６及び５８は第４図に於て記号θ１及びθ
２により示された比較的小さい角度にてエーロフォイル
の外面３６と交差することが必要である。これらの角度
は約４０°以下、特に３０°以下であることが好ましい
。図示の実施例に於ては、面５６及び５８は溝の底面５
５より計量通路６０の出口６２を僅かにすぎる位置まで
平行に延在している。

更に面５６は好ましくは５〜１０°の小さい角度αにて
面５８より離れる方向へ末広状をなしている。このこと
により更に冷却流体が拡散され、それを溝の出口より下
流側に於てエーロフオイルの表面により一層近付けて導
くことが補助される。

溝５４及び通路６０は任意の好適な手段により形成され
てよい。これらを形成するための最も好ましい手段は、
ブレード１４を製造するための方法、ブレードを構成す
る材料、溝や通路の大きさ、特に計−通路６０の大きさ
く用途によっては直径０、　０１０ｉｎｃｈ　（０，２
５ａ＋ｍ）の程度の小さい値であることが必要とされる
）の如き幾つかの因子次第である。ブレードが一片の鋳
物である場合には、直径の非常に小さい計量通路を鋳造
によって形成することは困難でありまた高価である。ブ
レードが鋳造によって形成された後にかかる通路を形成
するだめの一つの方法が第６図に示されている。溝５４
はブレードを鋳造する際にエーロフオイルに鋳造によっ
て形成されてよく、或いは鋳造されたエーロフォイルに
対し機械加工、例えば放電加工（ＥＤＭ）や他の適当な
方法により形成されてよい。適当な大きさの計量通路６
０は例えばレーザ穿孔、放電加工、又は他の適当な方法
によりエーロフォイルの外部より壁３４の厚さを貫通し
て完全に機械加圧され得る。計−通路が形成された後に
、小径の棒体よりなるプラグ６６が通路のうち溝の而５
８よりも前方の部分内の所定の位置にろう付け、溶接、
又は他の方法により固定される。或いはまた、通路を外
面に於て閉ざすために表面溶接か使用されれてもよい。

更にエーロフオイルの外面に対しセラミックの熱障Ｐ８
４ｂｋ覆を適用することも通路を塞ぐのに十分である。

前述の／Ｉｕ＜、計は通路６０の最適の数は溝のスパン
方向の長さ、計量通路の出口断面積に対する溝の出口断
面積の比等によって異なる。極端な場合の一例として、
第２図のエーロフオイル１６はそれぞれスパン方向の長
さが比較的短い一列の溝６８を含んでいる。谷溝６８は
互いに近接して隔置され長手方向に延在し互いに対向す
る一対の而７０及び７２を含んでいる。図示の実施例に
於ては、面７０及び７２は溝の底面７４より出口アロま
で互いに平行である。谷溝６８には、９０°の角度にて
面７０と交差しこれにより計量通路の出口８０を形成す
る一つの計】通路７８により冷却流体が供給される。計
量通路の入口８１はキャビティ４０と連通している。ま
たこの実施例に於ては、谷溝６８の互いに対向する端壁
８３は角度βの２倍に等しい角度にて互いに離れる方向
へ末広状をなしている。角度βは０〜４０°の範囲の仕
草の角度であってよい。

第２図乃至第８図について説明した型式の冷却流体通路
の他の一つの用途は、ブレード１４のプラットフォーム
２０（第１図参照）を冷却することである。この用途は
第１図、第９図、及び第１０図に最もよく示されている
。第２図の溝５４と同Ｆ、策の満８２かプラットフォー
ム２０に鋳造又は他の方法により形成されており、溝８
２はプラットフォームの上面８６に細長い出口８４を釘
しており、上面８６上をエンジンの高温のメインガス流
か流れるようになっている。この実施例に於ては、プラ
ットフォームの下面２８は溝８２を深く形成し得るよう
、その溝の長さに沿って１（径方向内方へ延在する突起
８８を含んでいる。突起８８内に設けられた複数個の計
量通路９０は９０″の好ましい角度にて溝の面９２と交
差しており、これにより計量通路の出口９４を形成して
いる。計量通路の入口９６はプラットフォームの下方の
コンパートメント２６内の冷却流体と連通しており、該
入口は溝の出口８４に於けるメインガス流中の冷却空気
の圧力よりも高い圧力の冷却空気を受けるようになって
いる。

明瞭化の目的で、第１図に示されたブレードは大きく単
純化されている。実際のタービンのエーロフォイルは例
えば溝５４と同様の幾つかの溝と、溝６８と同様の幾つ
かの列の溝又は当技術分野に於て周知の他の形態のスパ
ン方向に延びる幾つかの列のｌ＋’／ｒとを含んでいる
。これらの溝及び通路はエーロフォイルの圧力側又は吸
入側の何れに設けられていてもよい。ブレードのプラッ
トフォームも他の位置に溝８４と同様の追加の溝を育し
ている。かくして図に示されたブレードは本発明を説明
するためのものであり、本発明の範囲を限定するもので
はない。

比較の目的で、第２図乃至第５図について説明した形状
と同様の形状を有する冷却流体通路が、第１１図乃至第
１３図に示された形状（これ以降「ベースライン（基準
）」形状と呼ぶ）の−列の孔との対比に於て試験された
。第１４図のグラフはこの試験の結果を示している。第
１４図に於て、横軸は冷却流体通路より流出する冷却空
気の質量流量に直接関係する数に対する冷却流体通路の
出口よりの距離Ｘ（出口を越えて流れるメインガス流の
方向）の比である無次元のパラメータＰである。また縦
軸は冷却流体通路の出口より距＾？Ｘ下流側の位置に於
、ける上述の如く定義される膜冷却の有効性Ｅの測定値
である。可能な最大の冷却の有効性は１．０である。Ｐ
は通路の出口よりの距離に直接関係しており、また出口
より下流側方向への距離がこれらの試験に於ける唯一の
変量であるので、Ｐは通路の出口より下流側方向への距
離の指標と見做されてよい。

曲線Ａは第１１図乃至第１３図に示されている如き試験
プレート２０２を貫通する一列のベースライン冷却流体
通路２００についての曲線である。

このベースライン形状は拡散角度が１０°である点を除
き、米国特許第４，１９７，４４３号に記載された冷却
流体通路と同様である。第１１図に於て平面Ａｅに於て
測定された通路の出口の断面積をＡｅとし、平面Ａｍに
於て測定された計量部２０４（第１１図参照）の断面積
をＡｍとすれば、各通路の面積比Ａｅ／Ａｍは１０．０
であった。

また互いに隣接する計Ｉｎ部２０４の中心間距離をｐと
しく第１２図参照）、計量部の９効直径（断面積がＡｍ
である円の直径）をｄとすれば、直径に対するピッチの
比ｐ／ｄは６．５８であった。

本願発明者等は、これらのベースライン通路はフルに冷
却流体を流し、これにより７″の最大拡散角度を提案す
る前述の米国特許第４，１９７，４４３号の開示内容に
拘らず、通路の出口と実質的に同一の幅の冷却流体膜を
形成することを見出した。

曲線Ｂは直径に対するピッチの比Ｐ／ｄが６゜５７であ
り、面積比ＡＯ／Ａ［ｌ＋が３．６である第１１図乃至
第１３図に示された形状と同一のベースライン形状を有
する通路についての曲線である。

曲線Ｃは平坦な試験プレートに形成され第４図及び第５
図と同様の断面形状を有する本発明による冷却流体通路
についての曲線である。第４図及び第５図に於ける角度
θ１は３０°であり、θ２は４０°であり、αは１０°
であり、面積比Ａｃ／　Ａ　ｍは１２．０であり、直径
に対するピッチの比ｐ／ｄは６．２２であった。面積Ａ
ｅは而５８に垂直な第４図の平面Ａｅに於て測定された
。また面積Ａｍは出口６２に於けるｔ１１図路の断面績
であった。ピッチｐは第５図に示されているりｕく計量
通路６０の間の間隔てあった。更に直径ｄは計量通路の
出口６２の直径であった。

曲線りは、溝の面５６及び５８かその底面より出口まで
平行である（即ち角度αが００である）本発明による冷
却流体通路についての曲線である。

この試験に於ては、θ２は４０’であり、直径に対する
ピンチの比は６．５７であり、面積比は４゜０てあった
。

曲線Ａ及びＣにより示された試験は湾曲した風洞内に於
て行われたが、曲線Ｂ及びＤにより示された試験は平面
状の風洞内に於て行われた。本発明によれば、２０単位
の距離及び８０１１位の距離に於てそれぞれ曲線Ｂ（ベ
ースライン）と曲線Ｄ（本発明）との間の間隔である０
、２３及び０゜０８たけ膜冷却の有効性が増大された。

また曲線Ａ及びＣにより示された形状については、本発
明によれは、２０．６０．２００、及び８００単位の距
離に於て、それぞれ０．１１．０．０７．０゜０３．０
．０またけ膜冷却の有効性が増大された。

かくして通路の出口に於ける冷却流体の温度が１２００
下（６４９℃）であり、メインガス流の；ｎ度が２６０
０下（１４２７℃）であるものと仮定すれば、冷却の有
効性が０．０２増大することにより冷却流体の質量流量
か同一である場合について見て冷却流体膜の温度が約２
８’Ｆ（１５，５°Ｃ）低下する。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンエンジンのタービン組立体の一部
を示す斜視図である。 第２図は第１図に示されたタービン組立体の中空のブレ
ードをその一部を破断して示す正面図である。 第３図は第２図の線３−３に沿う断面図である。 第４図は本発明の一つの実施例に従って形成された冷却
流体通路を示す第３図の線４−４により示された部分の
拡大部分断面図である。 第５図は第４図の線５−５に沿う部分断面図である。 第６図は第５図の線６−６に沿う部分断面図である。 第７図は本発明による冷却流体通路の他の一つの実施例
を示す第３図の線７〜７により示された部分の拡大部分
断面図である。 第８図は第７図の線８−８に沿う拡大部分Ｗｒ面図であ
る。 第９図はエーロフォイルのプラットフォームの冷却に使
用される本発明による冷却流体通路を示す第１図の線９
−９に沿う拡大部分断面図である。 第１０図は第９図の線１０−１０に沿う拡大部分断面図
である。 第１１図乃至第１３図は本発明との比較を行うための冷
却流体通路のベースライン形状を示す解図である。 第１４図は本発明の冷却流体通路の形状の膜冷却の有効
性を第１１図乃至第１３図に示されたベースライン形状
の膜冷却の有効性と比較するために使用されてよいグラ
フである。 第１５図及び第１６図はそれぞれ特願昭５５−１１４８
０６号の第２図及び第３図を再現する図である。 １０・・・タービン組立体、１２・・・ディスク、１４
・・・ブレード、１６・・・エーロフォイル、１８・・
・ルート、２０・・・プラットフォーム、２２・・・溝
、２６・・・コンパートメント、２８・・・下面、３０
・・・リム部。 ３２・・・チャンネル、３３・・サイドプレート、３４
・・・壁、３６・・・外面、３８・・・内面、４０１，
４２．４４・・・コンパートメント、４６．４８・・リ
ブ、５０．５２・・・通路、５４・・・１Ｌ５５・・・
底面、５６．５８・・・面、５９・・・出口、６０・・
・計量通路、６２・・・出口５６４・・・入口、６６・
・・プラグ、６８・・溝、７０．７２・・・而、７４・
・・底面、７６・・・出口、７８・・・計は通路、８］
・・・入口、８２・・溝、８４・出口。 ８６・−り面、８８・・・突起、９０・・・計は通路、
９２・・・面、９４・・・出口、９６・・・入口ＦＩＧ
、　１５ ＦＩＧ、　１６ （自　発） 手続補正書 昭和６２年２月４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エーロフォイルの外形を郭定する外面と前記エーロフォ
   イル内に冷却流体コンパートメントの少なくとも一部を
   郭定する内面とを有する壁を含む長手方向に延在する中
   空エーロフォイルの製造方法にして、 前記壁内に底面を有し前記底面より前記外面まで延在し
   て前記外面に長手方向に延在する出口を形成する互いに
   隔置され且互いに対向する一対の側面を含む溝を前記壁
   内に形成する過程と、前記壁を貫通して延在し前記溝の
   両方の前記側面と交差し且前記冷却流体コンパートメン
   トに於て前記壁の内面と交差して前記冷却流体コンパー
   トメントより前記溝内へ計量された量の冷却流体を導く
   計量通路の入口を形成するよう、少なくとも一つの通路
   を前記壁の前記外面より前記壁の前記内面へ向けて機械
   加工する過程と、 前記エーロフォイルの前記外面と前記溝との間にて前記
   通路を塞ぎ、これにより前記溝より前記通路を経て冷却
   流体が漏洩することを阻止する過程と、 を含む長手方向に延在する中空エーロフォイルの製造方
   法。