JP2005105999A - ガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ツール挿入孔の縁部への応力集中を低減し得、信頼性向上を図り得るガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造を提供する。
【解決手段】フェアリング５に穿設するツール挿入孔５ａの軸線Ｈをエンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂに対して、フェアリング５の表面と直交する軸線Ｔに近づける方向へ所要角度θだけ傾斜させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機等に用いられるガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造に関するものである。

図５は一般的なガスタービンエンジンの全体概要図であって、該ガスタービンエンジン１は、その前面側にエンジン軸線Ｏを中心として回転可能に配設されたロータブレード２を備え、該ロータブレード２の基部２ａに対して、中空円錐状で且つその表面が空気通路面３ａとなるノーズコーン３を一体に取り付けるようになっている。

従来におけるノーズコーン３は、例えば、図６に示される如く、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を鍛造した後、切削加工を施して成形され、ロータブレード２の基部２ａに対して、ボルト・ナット等の締結部材４を締め付けることにより、一体に取り付けられていた。

しかしながら、近年においては、ガスタービンエンジン１の軽量化を図るために、例えば、図７に示される如く、ノーズコーン３を繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製とし、該ノーズコーン３の基端外周部に、周方向所要箇所にツール挿入孔５ａが穿設されたフェアリング５を設け、該フェアリング５のツール挿入孔５ａからツール（図示せず）を挿入して締結部材４を締め付けることにより、ロータブレード２の基部２ａに対してノーズコーン３及びフェアリング５を一体に取り付けるようにしたものが一般的となっている。

前記フェアリング５は、従来のノーズコーン３と同様に、鍛造材を用いた機械加工により成形されており、ノーズコーン３の空気通路面３ａから連続するように延びる空気通路面５ｂが形成された円錐部５ｃと、該円錐部５ｃの内周面側における周方向複数所要箇所に張り出すように設けられ且つノーズコーン３のフランジ部３ｂに接合されるフランジ部５ｄとを備えてなる構成を有し、前記円錐部５ｃには、フランジ部５ｄと対応する位置に前記ツール挿入孔５ａが穿設され、該ツール挿入孔５ａの軸線Ｈは、エンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂと一致するようにしてある。

又、前記フェアリング５の円錐部５ｃとフランジ部５ｄとの間には、ツール挿入孔５ａから空気がノーズコーン３の内部に流入して乱流が生じることを防ぐためのＦＲＰ製のシーリングブロック６を取り付けてあり、該シーリングブロック６は、図９及び図１０に示される如く、前記円錐部５ｃの内周面に倣うよう接着される湾曲面６ａと、前記フランジ部５ｄに倣うよう接着される平坦面６ｂとを有するブロック本体６ｃに、円形の貫通孔６ｄを穿設してなる構成を有している。

尚、前述の如きノーズコーン３を備えたガスタービンエンジン１を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開２００１−６５３６６号公報

ところで、図７に示される如く、エンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂと略一致させてフェアリング５の円錐部５ｃにツール挿入孔５ａを穿設した場合、エンジン軸線Ｏに直交する面に投影されるツール挿入孔５ａの形状は円形となるが、円錐部５ｃの表面におけるツール挿入孔５ａの形状は、図８に示されるように、エンジン軸線Ｏ方向に長い楕円形状となり、円錐部５ｃのエンジン軸線Ｏに対する傾斜角度が鋭角になるほど、その縦横比が大きくなる。

ここで、フェアリング５はノーズコーン３と一緒に回転するため、それ自身の遠心力により円周方向の応力が発生するが、ツール挿入孔５ａの縦横比が大きい場合、応力集中によりツール挿入孔５ａの縁部に高応力が発生してしまう虞があった。

尚、この場合、フェアリング５の板厚を厚くすることも考えられるが、仮にフェアリング５の板厚を増しても応力の緩和にはそれほど効果がなく、重量だけが増加する結果となり、有効な対策とはならない。

本発明は、斯かる実情に鑑み、ツール挿入孔の縁部への応力集中を低減し得、信頼性向上を図り得るガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造を提供しようとするものである。

本発明は、ノーズコーンの基端外周部に、周方向所要箇所にツール挿入孔が穿設されたフェアリングを設け、該フェアリングのツール挿入孔からツールを挿入して締結部材を締め付けることにより、ロータブレードの基部に対してノーズコーン及びフェアリングを一体に取り付けるようにしたガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造において、
フェアリングに穿設するツール挿入孔の軸線をエンジン軸線と平行となる締結部材の軸線に対して、フェアリングの表面と直交する軸線に近づける方向へ所要角度だけ傾斜させたことを特徴とするガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

前述の如く、フェアリングに穿設するツール挿入孔の軸線をエンジン軸線と平行となる締結部材の軸線に対して、フェアリングの表面と直交する軸線に近づける方向へ所要角度だけ傾斜させると、フェアリングの表面におけるツール挿入孔の形状は、エンジン軸線方向に長い楕円形状となるものの、その縦横比が小さくなるため、フェアリングがノーズコーンと一緒に回転する際、それ自身の遠心力により円周方向の応力が発生しても、ツール挿入孔の縦横比が小さい分、応力集中が緩和され、ツール挿入孔の縁部に高応力が発生しなくなり、フェアリングの板厚を厚くする必要もなく、重量増加も避けられ、有効となる。

前記ガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造においては、フェアリングの内面側におけるツール挿入孔対応箇所に設けられるシーリングブロックの貫通孔の周縁部を、ツール挿入孔から露出させないようにすることが好ましく、このようにすると、シーリングブロックのエロージョンを防止することが可能となる。

ここで、前記シーリングブロックの貫通孔はフェアリングの周方向ヘ延びる長孔とすることができる。

又、前記ガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造においては、ノーズコーンをＦＲＰ製とし、フェアリングを金属製とする一方、シーリングブロックをＦＲＰ製とすることができる。

本発明のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造によれば、フェアリングに穿設するツール挿入孔の軸線をエンジン軸線と平行となる締結部材の軸線に対して、フェアリングの表面と直交する軸線に近づける方向へ所要角度だけ傾斜させたことにより、ツール挿入孔の縁部への応力集中を低減し得、信頼性向上を図り得るという優れた効果を奏し得、又、フェアリングの内面側におけるツール挿入孔対応箇所に設けられるシーリングブロックの貫通孔の周縁部を、ツール挿入孔から露出させないようにすることにより、シーリングブロックのエロージョンを防止できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図７〜図１０と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図７〜図１０に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図４に示す如く、フェアリング５に穿設するツール挿入孔５ａの軸線Ｈをエンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂに対して、フェアリング５の表面と直交する軸線Ｔに近づける方向へ所要角度θだけ傾斜させた点にある。

本図示例の場合、前記ツール挿入孔５ａの軸線Ｈの締結部材４の軸線Ｂに対する傾斜角度は、θ≒１５°としてあり、ツール挿入孔５ａの大きさに関しては、図示していないツールを挿入できる必要最小限の大きさとすれば良い。

又、前記フェアリング５の内面側におけるツール挿入孔５ａ対応箇所に設けられるシーリングブロック６の貫通孔６ｄを、図３及び図４に示す如く、フェアリング５の周方向ヘ延びる長孔とすることにより、該シーリングブロック６の貫通孔６ｄの周縁部を、ツール挿入孔５ａから露出させないようにしてある。

次に、上記図示例の作用を説明する。

前述の如く、フェアリング５に穿設するツール挿入孔５ａの軸線Ｈをエンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂに対して、フェアリング５の表面と直交する軸線Ｔに近づける方向へ所要角度θだけ傾斜させると、フェアリング５の円錐部５ｃの表面におけるツール挿入孔５ａの形状は、図２に示すように、エンジン軸線Ｏ方向に長い楕円形状となるものの、その縦横比が小さくなるため、フェアリング５がノーズコーン３と一緒に回転する際、それ自身の遠心力により円周方向の応力が発生しても、ツール挿入孔５ａの縦横比が小さい分、応力集中が緩和され、ツール挿入孔５ａの縁部に高応力が発生しなくなり、フェアリング５の板厚を厚くする必要もなく、重量増加も避けられ、有効となる。

又、フェアリング５に穿設するツール挿入孔５ａの軸線Ｈをエンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂに対して、フェアリング５の表面と直交する軸線Ｔに近づける方向へ所要角度θだけ傾斜させることにより、フェアリング５の円錐部５ｃの表面におけるツール挿入孔５ａの形状を、図２に示すように、縦横比の小さい楕円形状とした場合、前記フェアリング５の内面側におけるツール挿入孔５ａ対応箇所に設けられるシーリングブロック６の貫通孔６ｄを、仮に図９及び図１０に示される従来の場合と同様に、円形としていると、シーリングブロック６の貫通孔６ｄの周縁部が、ツール挿入孔５ａから露出する形となり、金属に対して耐磨耗性に劣るＦＲＰ製のシーリングブロック６にエロージョンが発生する虞があるが、本図示例においては、シーリングブロック６の貫通孔６ｄを、図３及び図４に示す如く、フェアリング５の周方向ヘ延びる長孔とすることにより、該シーリングブロック６の貫通孔６ｄの周縁部を、ツール挿入孔５ａから露出させないようにしてあるため、シーリングブロック６のエロージョンを防止することが可能となる。

こうして、フェアリング５に穿設するツール挿入孔５ａの軸線Ｈをエンジン軸線Ｏと平行となる締結部材４の軸線Ｂに対して、フェアリング５の表面と直交する軸線Ｔに近づける方向へ所要角度θだけ傾斜させたことにより、ツール挿入孔５ａの縁部への応力集中を低減し得、信頼性向上を図り得る。又、フェアリング５の内面側におけるツール挿入孔５ａ対応箇所に設けられるシーリングブロック６の貫通孔６ｄの周縁部を、ツール挿入孔５ａから露出させないようにすることにより、シーリングブロック６のエロージョンを防止できる。

尚、本発明のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明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。

本発明を実施する形態の一例の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 本発明を実施する形態の一例におけるフェアリングとシーリングブロックを示す斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 一般的なガスタービンエンジンの全体概要図である。 従来におけるノーズコーンの一例を示す断面図である。 従来におけるノーズコーンの他の例を示す断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。 図７の従来例におけるシーリングブロックを示す斜視図である。 図９のＸ−Ｘ矢視図である。

符号の説明

１ ガスタービンエンジン
２ ロータブレード
２ａ 基部
３ ノーズコーン
４ 締結部材
５ フェアリング
５ａ ツール挿入孔
６ シーリングブロック
６ｄ 貫通孔
Ｂ 締結部材の軸線
Ｈ ツール挿入孔の軸線
Ｏ エンジン軸線
Ｔ フェアリングの表面と直交する軸線
θ 角度

Claims (5)

1. ノーズコーンの基端外周部に、周方向所要箇所にツール挿入孔が穿設されたフェアリングを設け、該フェアリングのツール挿入孔からツールを挿入して締結部材を締め付けることにより、ロータブレードの基部に対してノーズコーン及びフェアリングを一体に取り付けるようにしたガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造において、
   フェアリングに穿設するツール挿入孔の軸線をエンジン軸線と平行となる締結部材の軸線に対して、フェアリングの表面と直交する軸線に近づける方向へ所要角度だけ傾斜させたことを特徴とするガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造。
2. フェアリングの内面側におけるツール挿入孔対応箇所に設けられるシーリングブロックの貫通孔の周縁部を、ツール挿入孔から露出させないようにした請求項１記載のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造。
3. シーリングブロックの貫通孔をフェアリングの周方向ヘ延びる長孔とした請求項２記載のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造。
4. ノーズコーンをＦＲＰ製とし、フェアリングを金属製とした請求項１〜３いずれかに記載のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造。
5. シーリングブロックをＦＲＰ製とした請求項２又は３記載のガスタービンエンジンのノーズコーン取付構造。

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