JP6060145B2 - 高キャンバ圧縮機ロータブレード - Google Patents
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Description
6は、ガスタービンエンジン用の圧縮機100を示している。圧縮機100は、長手方向中心軸線101の周りに円周方向に離間して配置されたロータブレード104を有するロータ段102を含む。ロータ段(図6においてR1、R2、その他として示される)の少なくとも1つは、本明細書において上記で説明されたような本発明の種々の実施形態による特徴要素を有する翼形部10を含むロータブレードを有する。本発明の上述の幾何形状特徴要素を備えた翼形部10を従来の翼形部と比較するために、Viscous 3−D CFD分析のような既知の方法の分析を用いた。この分析では、設計ポイント効率で損失がなく、5%を超えるスロットルマージンの改善が予測される。正規化チャンバ分布(例えば、図3を参照)及び前縁上反角分布(例えば、図4を参照)のような翼形部10の幾何形状特徴要素は、圧力及び速度の半径方向分布を改善した。正規化ベースに基づいて従来のブレードと比較すると、請求項に記載のキャンバレベルが端壁(図3を参照)付近で遙かに高くなる。本発明の1つの態様において、中央スパン付近では1.0である正規化チャンバ分布が使用され、該正規化チャンバ分布は、ブレードの根元及び先端に近づくにつれて増大している。本発明により、比較的高い正規化チャンバレベルが根元11付近で(例えば、2.5)及び先端12にて(例えば、3.5)使用可能となり、他方、現行の翼配列では、ハブ及び先端領域にてそれぞれ平均値1.5及び2.0を超えない正規化チャンバレベルしか使用することができない。更に、端壁(図4)において約−10度〜約+10度の間で前縁上反角を境界付け、端壁において強い流れに更に寄与する半径方向スタック分布をもたらすようにすることが有利である。
5 翼形部正圧側面
6 翼形部負圧側面
9 円周方向ダブテール
10 翼形部
11 翼形部根元
12 翼形部先端
13 第1の内側スパン領域(「S1」)
14 第1の外側スパン領域(「S3」)
20 前縁
23 中央スパン領域(「S2」)
30 後縁
41 第1の高さ位置
42 第2の高さ位置
104 圧縮機ロータブレード
Claims (16)
- 圧縮機用の翼形部であって、
翼形部根元と、該翼形部根元からスパン距離に位置する翼形部先端と、前記翼形部根元から前記翼形部先端に延びる前縁と、前記翼形部根元から前記翼形部先端に延びる後縁と、前記前縁及び前記後縁間に延びる翼形部正圧側面及び負圧側面と、を備え、
前記翼形部が更に、
前記翼形部根元と前記翼形部前縁上の第1の高さ位置との間にある内側スパン領域(「S1」)と、
前記第1の高さ位置と、前記第1の高さ位置から半径方向外向きに位置する前記翼形部前縁上の第2の高さ位置との間にある中央スパン領域(「S2」)と、
前記第2の高さ位置と前記翼形部先端との間にある外側スパン領域(「S3」)と、
を備え、
スパン方向位置における正規化チャンバを、最小チャンバで除算した当該特定位置でのチャンバと定義した場合に、前記翼形部は、前記先端に向かってスパン方向で前記外側スパン領域において増大し且つ前記外側スパン領域において2.2よりも大きい正規化チャンバを有するような正規化チャンバプロファイルを有する、翼形部。 - 前記第2の高さ位置が、前記根元から約80%のスパンにて配置され、前記翼形部先端において前記正規化チャンバが少なくとも2.5である、請求項1に記載の翼形部。
- 前記内側スパン領域における前記正規化チャンバが、前記根元からスパン方向で前記内側スパン領域において減少している、請求項1に記載の翼形部。
- 前記第1の高さ位置が前記根元から約10%のスパンにて配置され、前記内側スパン領域における前記正規化チャンバが少なくとも2である、請求項1に記載の翼形部。
- 前記第2の高さ位置が前記根元から約80%のスパンにて配置され、前記翼形部先端において前記正規化チャンバが少なくとも2.5である、請求項4に記載の翼形部。
- 前記先端に向けて前記外側スパン領域において減少する上反角度を有するような上反角プロファイルを有する前縁を更に備える、請求項1に記載の翼形部。
- 前記前縁が、前記先端において負の上反角度を有する、請求項6に記載の翼形部。
- 前記根元から前記内側スパン領域において増大する上反角度と、前記先端に向けて前記外側スパン領域において減少する上反角度とを有するようなスパン方向の上反角プロファイルを有する前縁を更に備える、請求項1に記載の翼形部。
- 前記前縁が、前記先端において負の上反角度を有し、前記翼形部根元において正の上反角度を有する、請求項1に記載の翼形部。
- 前記根元から前記内側スパン領域において増大する上反角度及び減少する正規化チャンバを有し、前記先端に向けて前記外側スパン領域において減少する上反角度及び増大する正規化チャンバを有する前縁を更に備える、請求項1に記載の翼形部。
- 前記外側スパン領域における前記正規化チャンバが2.0よりも大きく、前記内側スパン領域における前記正規化チャンバが、1.7よりも大きく、前記第1の高さ位置が前記根元から10%スパンに配置され、前記第2の高さ位置が前記根元から90%スパンに配置される、請求項1に記載の翼形部。
- 前記前縁が、前記内側スパン領域及び前記外側スパン領域において約−10度〜約+10度の間の上反角を有する、請求項11に記載の翼形部。
- ガスタービンエンジン用の圧縮機であって、
長手方向中心軸線に対してロータハブの周りに円周方向に離間して配置された複数のロータブレードを有し、該ロータブレードが各々、翼形部根元と、該翼形部根元からスパン距離に位置する翼形部先端と、前記翼形部根元から前記翼形部先端に延びる前縁と、前記翼形部根元から前記翼形部先端に延びる後縁と、前記前縁及び前記後縁間に延びる翼形部正圧側面及び負圧側面とを有する翼形部を含む、ロータ段と、
前記翼形部根元と前記翼形部前縁上の第1の高さ位置との間にある内側スパン領域(「S1」)と、
前記第1の高さ位置と、前記第1の高さ位置から半径方向外向きに位置する前記翼形部前縁上の第2の高さ位置との間にある中央スパン領域(「S2」)と、
前記第2の高さ位置と前記翼形部先端との間にある外側スパン領域(「S3」)と、
を備え、
スパン方向位置における正規化チャンバを、最小チャンバで除算した当該特定位置でのチャンバと定義した場合に、前記ロータブレードの少なくとも1つが、前記先端に向かってスパン方向で前記外側スパン領域において増大し且つ前記外側スパン領域において2.2よりも大きい正規化チャンバであるような正規化チャンバプロファイルを有する翼形部を含む、圧縮機。 - 前記根元から前記内側スパン領域において増大する上反角度及び減少する正規化チャンバを有し、前記先端に向けて前記外側スパン領域において減少する上反角度及び増大する正規化チャンバを有する前縁を更に備える、請求項13に記載の圧縮機。
- 前記外側スパン領域における前記正規化チャンバが2.0よりも大きく、前記内側スパン領域における前記正規化チャンバが1.7よりも大きく、前記第1の高さ位置が前記根元から10%スパンに配置され、前記第2の高さ位置が前記根元から90%スパンに配置される、請求項13に記載の圧縮機。
- 前記前縁が、前記内側スパン領域及び前記外側スパン領域において約−10度〜約+10度の間の上反角を有する、請求項15に記載の圧縮機。
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